提出了一种电子式电压电压互感器，该互感器的特征在于：电压分压器高压臂、信号电极以及电压分压器低压臂顺次连接组成的电压分压器固定于绝缘杯的内腔且位于绝缘杯的中轴线上，高压导线通过高压出线孔与电压分压器高压臂的高压电极相连，信号输出导线通过信号输出导线出线孔与信号电极相连，接地导线通过接地导线出线孔电压分压器低压臂的接地极相连；接地端屏蔽连接线一端与接地端屏蔽层相连，另一端与接地导线相连；信号输出端屏蔽连接线一端与信号输出端屏蔽层相连，另一端与信号输出导线相连；在绝缘杯和封闭绝缘杯杯口的密封端盖组成的屏蔽腔外浇注带裙边的浇注体并在浇注体的顶部将高压导线引出到浇注体外，在浇注体的底部将信号输出导线和接地导线引出到浇注体外。
1.一种电子式电压互感器，其特征在于：电压分压器高压臂(2)、信号电极(6)以及电压分压器低压臂(7)顺次连接组成的电压分压器(15)固定于开口向下、底部向上的绝缘杯(3)的内腔且位于绝缘杯(3)的中轴线上，高压导线(1)通过位于绝缘杯(3)底部的高压出线孔(301)进入绝缘杯(3)内腔与电压分压器高压臂(2)的高压电极(201)相连，信号输出导线(12)通过用于封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)上的信号输出导线出线孔(1301)进入绝缘杯(3)内腔与信号电极(6)相连，接地导线(9)通过用于封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)上的接地导线出线孔(1302)进入绝缘杯(3)内腔与电压分压器低压臂(7)的接地极(701)相连；位于绝缘杯(3)外的接地端屏蔽连接线(8)一端与附着在绝缘杯(3)外表面上的接地端屏蔽层(5)的接地端屏蔽层电极(501)相连，另一端与接地导线(9)相连；位于绝缘杯(3)外的信号输出端屏蔽连接线(11)一端与信号输出端屏蔽层(10)的信号输出端屏蔽层电极(101)相连，另一端与信号输出导线(12)相连；在绝缘杯(3)和封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)组成的屏蔽腔(14)外浇注外部带裙边的浇注体(4)并在浇注体(4)的顶部将高压导线(1)引出到浇注体(4)外，在浇注体(4)的底部将信号输出导线(12)和接地导线(9)引出到浇注体外，浇注体(4)的中轴线与屏蔽腔(14)的中轴线重合；屏蔽腔(14)内腔应抽真空或填充绝缘气体。
2.如权利要求1所述电子式电压互感器，其特征在于：所述电压分压器高压臂(2)为高压电阻或高压电容，电压分压器低压臂(7)为与高压臂同材质、同工艺的电阻或电容。
3.如权利要求1所述电子式电压互感器，其特征在于：所述绝缘杯(3)的材料为玻璃、陶瓷或者高分子材料，绝缘杯(3)横截面的形状为圆形或正多边形。
4.如权利要求1所述电子式电压互感器，其特征在于：所述接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)或为金属导电层，或为导电胶，或为半导电材料制成的半导电层。
5.如权利要求4所述电子式电压互感器，其特征在于：所述接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)之间用绝缘区隔开，没有任何将二者连接的导电体或半导电体。
6.如权利要求5所述电子式电压互感器，其特征在于：所述接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)通过粘贴、喷涂、电镀、印刷或者烧结的方式附着在绝缘杯(3)的外表面上。
7.如权利要求1所述电子式电压互感器，其特征在于：所述密封端盖(13)的材料为玻璃、陶瓷或者高分子材料。
8.如权利要求1所述电子式电压互感器，其特征在于：所述信号输出导线出线孔(1301)和接地导线出线孔(1302)在信号输出导线(12)和接地导线(9)线径较小的情况下可合并为一个出线孔。
9.如权利要求1～8任意一项所述电子式电压互感器在6kV至35kV电压等级电压测量中的应用。
一种电子式电压互感器
技术领域
[0001] 本发明属于电工仪器及高电压装备领域，涉及一种用于电力系统6kV至35kV电压等级电压测量的电子式电压互感器。技术背景
[0002] 现有的电压互感器主要有电磁式电压互感器和电容式电压互感器。近年来国内外也出现了光学电压互感器(OVT)、电阻或电容分压的电子式电压互感器等。
[0003] 电磁式电压互感器绝缘结构复杂、体积大质量中、造价高，易发生铁磁谐振、磁饱和等现象。电容式电压互感器由于带有中间变压器和补偿电抗器、暂态响应差、易于发生铁磁谐振。
[0004] 光学电压互感器基本原理是利用光学材料的Pockels效应、Kerr效应以及逆压电效应等进行电压测量。但光学材料受温度、机械振动等因素影响较大，且造价较高。
[0005] 现有的电阻或电容分压的电子式电压互感器通常难以保证组成高、低压臂的电阻(或电容)温度系数的一致性，其测量精度温度影响严重，需要通过热敏电阻、热敏电容或电子元器件对二次输出值进行补偿。尽管CN200910143450公开了一种将高压臂和低压臂制作在同一陶瓷管上的一体式分压电阻以改善高低压臂温度系数的一致性，但由于分压电阻受浇注(填充)材料等的影响，其测量精度仍依赖于热敏电阻、移相电容的补偿和调整，其线性度不理想，且加工制造工艺复杂。
发明内容
[0006] 提出了一种电子式电压互感器，该互感器的特征在于：电压分压器高压臂(2)、信号电极(6)以及电压分压器低压臂(7)顺次连接组成的电压分压器(15)固定于开口向下、底部向上的绝缘杯(3)的内腔且位于绝缘杯(3)的中轴线上，高压导线(1)通过位于绝缘杯(3)底部的高压出线孔(301)进入绝缘杯(3)内腔与电压分压器高压臂(2)的高压电极(201)相连，信号输出导线(12)通过用于封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)上的信号输出导线出线孔(1301)进入绝缘杯(3)内腔与信号电极(6)相连，接地导线(9)通过用于封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)上的接地导线出线孔(1302)进入绝缘杯(3)内腔与电压分压器低压臂(7)的接地极(701)相连；位于绝缘杯(3)外的接地端屏蔽连接线(8)一端与附着在绝缘杯(3)外表面上的接地端屏蔽层(5)的接地端屏蔽层电极(501)相连，另一端与接地导线(9)相连；位于绝缘杯(3)外的信号输出端屏蔽连接线(11)一端与信号输出端屏蔽层(10)的信号输出端屏蔽层电极(101)相连，另一端与信号输出导线(12)相连；在绝缘杯(3)和封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)组成的屏蔽腔(14)外浇注外部带裙边的浇注体(4)并在浇注体(4)的顶部将高压导线(1)引出到浇注体(4)外，在浇注体(4)的底部将信号输出导线(12)和接地导线(9)引出到浇注体外，浇注体(4)的中轴线与屏蔽腔(14)的中轴线重合。
[0007] 上述电压分压器高压臂(2)为高压电阻或高压电容，电压分压器低压臂(7)为与高压臂同材质、同工艺的电阻或电容；
[0008] 上述绝缘杯(3)的材料为玻璃、陶瓷或者高分子材料，绝缘杯(3)的形状为圆形或正多边形杯；
[0009] 上述接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)既可以是金属导电层、也可以是导电胶或半导电材料制成的半导电层；
[0010] 上述接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)之间用绝缘区隔开，没有任何将二者连接的导电体或半导电体；
[0011] 上述接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)通过涂胶、粘贴、喷涂、电镀、印刷或者烧结的方式附着在绝缘杯(3)的外表面上；
[0012] 上述密封端盖(13)的材料为玻璃、陶瓷或者高分子材料；
[0013] 上述信号输出导线出线孔(1301)和接地导线出线孔(1302)在信号输出导线(12)和接地导线(9)线径较小的情况下可合并为一个出线孔；
[0014] 上述屏蔽腔(14)内腔应抽真空或填充绝缘气体(如氮气、六氟化硫、干燥空气)。
[0015] 这种电子式电压互感器将电压分压器(15)置于屏蔽腔(14)内，屏蔽腔(14)内抽真空或填充介电常数对温度不敏感的绝缘气体，即电压分压器(15)与屏蔽层之间的空间为介电常数对温度不敏感的绝缘气体或真空，避免了互感器的比差(比值误差)和角差(相位误差)受绝缘材料温度系数的影响；同时，组成屏蔽腔(14)的绝缘杯(3)外表面附着有接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)，大大减少了外界分布电容和杂散电容的影响。
[0016] 由于电压分压器(15)与接地端屏蔽层(5)之间存在杂散电流，会导致沿高压电极(201)往接地极(701)方向，流经电压分压器(15)的电流会逐渐减少，即流经电压分压器高压臂(2)的等效电流会大于流经电压分压器低压臂(7)的等效电流，从而引起角差和比差变化。为了减少这种影响，本发明在组成屏蔽腔(14)的绝缘杯(3)外表面上设计了相应的信号输出端屏蔽层(10)来收集杂散电流补充到流经电压分压器低压臂(7)的电流中。
附图说明
[0017] 图1为本发明电子式电压互感器结构示意图；
[0018] 图2为本发明电子式电压互感器分压器示意图；
[0019] 图3为本发明电子式电压互感器屏蔽腔示意图；
[0020] 图4为本发明电子式电压互感器绝缘杯上屏蔽层展开示意图之一；
[0021] 图5为本发明电子式电压互感器另外一种绝缘杯上屏蔽层展开示意图；
具体实施方式
[0022] 下面结合具体实施案例来进一步阐述本发明。应该理解，这些实施案例仪用于说明本发明而不是用于限制本发明的范围。此外，还应理解，在阅读本说明之后，技术人员可对本发明作各种形式的改动或修改，但这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0023] 实施案例1
[0024] 本发明电子式电压互感器具体实施案例1如图1、图2、图3和图4所示。
[0025] 实施案例1总体结构如图1所示，采用了气体(真空)屏蔽腔结构。电压分压器高压臂(2)、信号电极(6)以及电压分压器低压臂(7)顺次连接组成的电压分压器(15)固定于开口向下、底部向上的绝缘杯(3)的内腔且位于绝缘杯(3)的中轴线上，高压导线(1)通过位于绝缘杯(3)底部的高压出线孔(301)进入绝缘杯(3)内腔与电压分压器高压臂(2)的高压电极(201)相连，信号输出导线(12)通过用于封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)上的信号输出导线出线孔(1301)进入绝缘杯(3)内腔与信号电极(6)相连，接地导线(9)通过用于封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)上的接地导线出线孔(1302)进入绝缘杯(3)内腔与电压分压器低压臂(7)的接地极(701)相连；位于绝缘杯(3)外的接地端屏蔽连接线(8)一端与附着在绝缘杯(3)外表面上的接地端屏蔽层(5)的接地端屏蔽层电极(501)相连，另一端与接地导线(9)相连；位于绝缘杯(3)外的信号输出端屏蔽连接线(11)一端与信号输出端屏蔽层(10)的信号输出端屏蔽层电极(101)相连，另一端与信号输出导线(12)相连；在绝缘杯(3)和封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)组成的屏蔽腔(14)外浇注外部带裙边的浇注体(4)并在浇注体(4)的顶部将高压导线(1)引出到浇注体(4)外，在浇注体(4)的底部将信号输出导线(12)和接地导线(9)引出到浇注体外，浇注体(4)的中轴线与屏蔽腔(14)的中轴线重合。
[0026] 如图2所示，本发明电子式电压互感器的电压分压器(15)由分压器高压臂(2)、信号电极(6)以及电压分压器低压臂(7)顺次连接组成，其基本工作原理是：电压分压器高压臂(2)的高压电极(201)通过高压导线(1)与一次高压端子连接，电压分压器低压臂(7)的接地极(701)通过接地导线(9)与一次地连接，信号电极(6)则会产生与一次电压成正比的二次低电压，实现对一次电压的测量。
[0027] 如图3所示，本发明电子式电压互感器的屏蔽腔(14)由开口向下的底部带高压出线孔(301)的绝缘杯(3)和封闭绝缘杯(3)杯口的密封端盖(13)组成；绝缘杯(3)外表面涂覆有接地端屏蔽层(5)和信号输出端屏蔽层(10)；密封端盖(13)上有信号输出导线出线孔(1301)和接地导线出线孔(1302)。
[0028] 图4为本发明电子式电压互感器绝缘杯(3)外表面附着的屏蔽层展开示意图之一，图中信号输出端屏蔽层(10)位于接地端屏蔽层(5)下方，二者之间通过未涂覆任何导电材料或半导电材料的绝缘带隔离；接地端屏蔽层(5)上有接地端屏蔽层电极(501)；信号输出端屏蔽层(10)上有信号输出端屏蔽层电极(101)。
[0029] 本发明电子式电压互感器的电压分压器(15)处于屏蔽腔(14)内的绝缘气体或真空环境中，由于绝缘气体(或真空)介电常数受环境影响很小，所以电压分压器(15)与屏蔽层之间的分布电容受环境影响很小；并且电压分压器的高压臂(2)与低压臂(7)为采用同种材料和工艺制备的电阻或电容，因而拥有相近的阻抗温度系数，其比差受温度影响极小。
[0030] 本发明电子式电压互感器在绝缘杯(3)外表面上设计了相应的信号输出端屏蔽层(10)收集杂散电流补充到流经电压分压器低压臂(7)的电流。通过这一设计，大大减少由于杂散电流的存在导致流经高压臂(2)的等效电流大于流经低压臂(7)的等效电流而引起的比差和角差。
[0031] 因此，本发明设计的电子式互具有良好的稳定性，易于批量生产。
[0032] 实施案例2
[0033] 本发明电子式电压互感器具体实施案例2如图1、图2、图3和图5所示。实施案例2与实施案例1的区别在于实施案例1的信号输出端屏蔽层(10)位于接地端屏蔽层(5)下方，二者之间通过未涂覆任何导电材料或半导电材料的绝缘区隔离；而实施案例2的信号输出端屏蔽层(10)嵌于接地端屏蔽层(5)内，二者之间通过未涂覆任何导电材料或半导电材料的绝缘环隔离，如图5所示。
