[发明专利]用于金属封装的变电站中线状导体电势测量电路的电容传感器

说明书

本发明涉及一种用于线状导体电势测量电路的电容传感器，这种传感器包括有共用一个公共电极的两个电容器，所述的两个电容器中一个是高压电容器，它的第二电极是由线状导体构成的，另一个是辅助电容器，它的第二电极接地，它们的公共电极装有同测量电路相接的连接电缆。

这种传感器是公知的，其中的公共电极是一个围绕线状导体的金属管，外面是辅助电容器的第二电极，它是直径较大的另一个管子，用绝缘层同第一个管子隔离。

在这种传感器中，如果环境温度发生变化，高压电容器的电容量就变的不稳定。构成公共电极的金属管的长度作为温度的函数将发生变化，由此干扰了对线状导体电势的测量，使误差超出约为0.2%的可接受范围。

本发明的目的是要设计一种电容传感器，其中的高压电容器具有高稳定性。这一目的是通过增加两个屏蔽层来实现的，在此两屏蔽层之间留有一个窗口，该窗口的尺寸是不随温度变化的常数。

本发明提供了一种线状导体电势测量电路用的电容传感器，该传感器包括两个有公共电极的电容器，所述的两个电容器包括一个高压电容器和一个辅助电容器，前者的第二电极是由线状导体构成的，后者的第二电极接地，它们的公共电极装有同测量电路相连的连接电缆，高压电容器的电极被两个屏蔽层隔开，在两个屏蔽层之间留有一个尺寸恒定的窗口，传感器的特征为窗口包括有殷钢垫片，由此保证所述的尺寸保持为常数。

在优选的实施方案中，屏蔽层是由一个单独的殷钢圆筒制成的，屏蔽层上具有切割而成的尺寸合适的窗孔。

本发明的电容传感器通过实例并参照附图说明如下：

图1表示本发明的电容传感器的第一种实施方案，传感器装在导体的一端;

图2表示第一种实施方案的变型;

图3表示本发明的电容传感器的第二种实施方案，传感器同样也装在导体的一端;和

图4表示与第二种实施方案相同的一种传感器，但所述的传感器沿着导体方向安装。

图1中的电容传感器包括两个电容器，一个是在线状导体10和电极11之间构成的高压的第一电容器C₁，一个是在电极11和外部电极13之间构成的第二电容器C₂。公共电极11和电极13被绝缘层12隔开。

电极11和绝缘层12构成的组件，实际上是由涂有金属的膜粘贴在电极13上构成的。构成电极11的是膜的金属部分，构成绝缘层12的是膜的衬背，其厚度大约为1毫米。线状导体10（电极10）的一端接到高压金属封装变电站中的一组横杆上，另一端接到装在金属封装变电站墙3上的绝缘体2上，金属封装的变电站中充满诸如六氟化硫（SF6）一类的气体。墙3和电极13都具有相同的电势“0”。

在电容传感器和安装在金属封装的变电站外面的测量电路之间起连接作用的电缆4，通过导线4A连接到公共电极11上，同时其地线4B被连到电势“0”。

密封的引线装置（图中未示）通过墙3使电缆4在此穿过。

由两个圆筒形部件14和15构成的屏蔽层插在导体10和公共电极11之间。部件14连接到金属封装的变电站的墙3上，部件15连接到电极13上。在此两部件之间具有一个高度为H₁的空间，部件14的高度为H₂，部件15的高度为H₃，H为总高度。更一般地说，“高度”的范围是一种轴向的延伸或仅仅是一维“尺度”的空间。

电容器C₁的电容量由下面等式给出：

C₁＝2πε_θε_rH₁/（lnD/d）

此处D是电极11的内径，d是线状导体10的直径，ε_r是六氟化硫气体的相对介电常数（它是密度的函数）。如果导体10和电极11是由同样材料制造的，那末当它们的直径发生变化时D/d的比值仍保持为常量。为使C₁的电容量保持恒定，必须使H₁保持恒定使其不随温度变化。

同时还必须使ε_r保持恒定，然而要满足这些条件，要末用密度计来调节密度和补偿泄漏，要末对ε_r的飘移进行电子修正。若采用电子修正，用密度计来测量密度，也可同时进行气体压力和温度的测量。

对高度H₁，下面的等式成立：

H₁＝H-H₂-H₃这里

H＝H₀（1+αt）