[发明专利]一种高压直流输电阀组件的电压测量装置

说明书

技术领域

本发明属于测量测试技术领域，尤其涉及一种高压直流输电阀组件电压测量装置。

背景技术

高压直流输电换流阀由多个阀组件和电抗器串联而成，每个阀组件由5～7个晶闸管串联压装而成，同时每个晶闸管两端并有RC保护电路，结构十分复杂。由于换流阀属吊装结构，各组件上电压易受到层层间、层地间杂散参数的影响，导致各组件上电压分布不均，靠近高压端的阀组件会因承受电压过高而加速老化，致使整个换流阀损坏。在进行雷电冲击、操作冲击、陡波前冲击等过电压试验时，迫切需要精确测量各阀组件上的电压值，以确定电压分布是否均匀。

阻容并联分压原理是一种常用于高电压测量的方法，等效电路如图1所示，其特点在于R₁/R₂＝C₂/C₁时，阻容分压器不受频带限制，可以从直流到很高的频率，电容与电阻之间不必配合。由于被测电压达到数万伏，分压器的高压臂电阻和电容不但需要考虑绝缘、散热和防止电晕等一系列问题，而且需要考虑对被测电路产生的影响，因而往往需要采用很大的高压臂电阻(如10MΩ)和极小的高压臂电容(如0.5pF)，以减小对被测电路的影响、减小分压器的功率，但极小的高压臂电容极难获得。

国内西安交通大学的赵中原、方志等人研制了一种如图2所示的测量装置，该装置的高压臂5置于有机玻璃罩2中，有机玻璃罩2外套有一铝罩6，铝罩的外侧设有低压电极引线端4，高压臂的左端连接高压电极引线端1、右端连接低压臂7，通过连接在低压臂右端的测量引出线8将测量信号输出，其中高压臂5的外部带有伞形屏蔽环3，低压臂7为圆筒状。该装置研究了高压臂屏蔽环3的直径、深度、角度等参数对分压器性能的影响，并做了优化设计。但由于该装置中的高压臂属油浸式结构，会产生易漏油、维护困难、体积大的缺陷，高压臂上的电压分布仍不均匀，高压臂上的电压分布如图3所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种测量范围广、宽频带、误差小、体积小、稳定可靠的高压直流输电阀组件电压测量装置。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种高压直流输电阀组件的电压测量装置，包括由上至下依次连接的上圆板电极、高压臂电阻、下圆板电极和低压臂，所述上圆板电极(21)、高压臂电阻和下圆板电极组成工型对称圆板电极结构，所述高压臂电阻与上、下圆板电极之间的空间电容作为高压臂电容，所述高压臂电阻的上端设有高压引线端(24)、其下端套设有绝缘垫套，所述下圆板电极通过绝缘垫套与高压臂电阻进行绝缘连接。

其中，所述低压臂包括带有下端盖的屏蔽壳和置于屏蔽壳内的电路板，所述电路板上封装有相互并联的低压臂电阻和低压臂电容。

其中，所述低压臂电阻由贴片电阻并联而成。

其中，所述低压臂电容由电容并联而成。

其中，所述低压臂电阻采用四个贴片电阻，低压臂电容采用四个电容，每个贴片电阻均与一个电容并联成四组阻容结构，所述四组阻容结构相互并联且对称分布在圆盘式电路板上。

其中，所述上圆板电极和下圆板电极采用不锈钢圆盘，且其边缘加工成圆弧形。

其中，所述高压臂电阻采用柱状玻璃膜釉电阻。

其中，所述屏蔽壳为不锈钢圆筒状。

本发明的有益效果在于：

1)该装置的可靠性高、稳定性好，测量范围课达到±50kV，且具备良好的线性度。

2)该装置测量频带可达到0～10MHz，高低频响应良好，测量最大误差为2.48％，小于高压测量标准要求的3％。

3)该装置采用特殊的工型对称圆板电极(即在高压臂电阻的上、下端分别安装有上圆板电极和下圆板电极)结构，解决了极小电容的获取问题，该结构体积小，重量轻，便于维护。

附图说明

图1是现有技术中阻容分压器的等效电路图；

图2是现有技术中阀组件电压测量装置的结构示意图；其中1-高压电机引线端，2-有机玻璃罩，3-屏蔽环，4-低压电极引线端，5-高压臂电阻，6-铝罩，7-低压臂电阻，8-测量引出线；

图3是图2所示测量装置中高压臂电阻上的电压分布图；

图4是本发明测量装置的结构示意图；其中，21-上圆板电极，22-高压臂电阻，23-下圆板电极，24-高压引线端，25-电路板，26-低压臂电阻，27-低压臂电容，28-弹簧，29-铜片，210-屏蔽壳，211-绝缘垫套，212-下端盖；

图5是本发明测量装置的等效电路图；

图6是本发明中高压臂电阻上的电压分布图；

图7是低压臂电阻和低压臂电容在电路板上的连接示意图。

具体实施方式