[发明专利]基于链式电容器阻容分压的电子式互感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子式互感器，特别涉及一种基于链式电容器阻容分压的电子式互感器。

背景技术

随着国家对电网的智能化、数值化、自动化的发展，电子式电压互感器成为国内外研究的重点。在中压电子式电压互感器领域主要是电阻分压和电容分压两种，电阻分压式电压传感器的准确度取决于电阻的准确度，或更准确地说，取决于分压比的准确度，其转换误差主要源自电阻温度系数、电阻电压系数、电阻器因电压、温度引起的漂移、杂散电容及相邻相线之间的串扰影响，所以使用起来有很大的限制性。电容分压式电子式互感器的传感原理基于电容分压的原理，一般采用高压电容和低压电容串接的结构，被测高压直接加在高压臂的电容上，在低压臂的电容上分出与一次侧高压成正比的小电压信号，这种类型的电子式电压互感器的缺陷是误差完全取决于高压臂电容和低压臂电容的精度，但是高精度的电容器结构复杂，体大质重，造价比较高；电容器低压侧电容直接与高压侧的电容直接串联耦合，中间没有任何电气隔离，易受温度的影响，稳定性、可靠性不高，存在着较大的安全隐患。

多年的实际应用表明此类电容的互感器还存在一个重大缺陷，故障状态下的暂态响应过程问题。在高压侧出现短路或断路故障时，储存在电容中的能量没有一个合适的通路供其快速释放，也就是通常所指的“电荷俘获现象”。鉴于电容式分压器存在着系统短路后，分压电容的等效接地电容上积聚的电荷在重合闸时不能完全释放，在系统工作电压上叠加一个误差分量，影响到测量结果的正确性以及继电保护装置的正确动作，且长期工作时等效接地电容也会因温度等因素的影响而变得不够稳定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中造价高，易受环境影响，稳定性、可靠性低，存在较大误差，以及“电荷俘获现象” 等不足，而提供一种结构简单，可靠性高的新型卷绕电容器链式串接的电子式电压互感器，在电力系统中广泛应用于数字化变电站中电压测量以及继电保护。

本发明采用的技术方案是：一种基于链式电容器阻容分压的电子式互感器，包括输入高压电极、电容器、电阻和信号处理模块，其特征在于：所述输入高压电极输入连接电容器，电容器由多个电容依次串联组成，电阻并联于任一电容，上述任一电容连接信号处理模块。

所述多个电容由内而外沿输入高压电极轴向方向卷绕，内层的第一电容的极板卷绕在圆筒状输入高压电极上与输入高压电极相连，第一电容极板外围卷绕绝缘介质，在第一电容极板外围绝缘介质上卷绕上第二层电容的极板，第二电容极板外围卷绕绝缘介质，多个电容按上述卷绕后由环氧树脂封装形成一个链式电容器。

所述信号处理模块包括依次串接的电压放大移相单元、电压阻抗匹配电路和合并单元，电压放大移相单元将电容器输出的电压信号放大移相至与电压放大移相单元连接的电压阻抗匹配单元，电压阻抗匹配单元将与正比于一次侧电压的小电压信号经合并单元输出电压信号。

所述多只电容的极板径向中心线处于同一水平面，多只电容的极板高度由内而外呈轴向依次递减，每只电容的电容量大小相等。

所述绝缘介质为复合聚酯薄膜。

所述多个电容中最外层一个电容极板作为地电位引出，外层的倒数第二个电容的极板经电阻并联后连接信号处理单元输出信号。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1）              由于分压器采用链式电容串联结构的设计，绝缘介质采用性能优良的聚乙酰胺薄膜，稳定性很好，充分保证了本产品大范围温度变化不会影响精度，可靠性高；可同时满足电压测量和保护的要求，测量准确度可达0.2级，保护级可达3P级，满足国际标准；

2）              电容采用卷绕结构，制作工艺简单，结构紧凑，体积小，重量轻，成本低，自身功耗较小，节电效果显著，适应国家节能减排、环保的要求；同时采用环氧树脂封装，增加了设备的应对环境变化的能力；电容器无油化、无气化的结构方案，设备的绝缘、结构强度高，无漏油、泄气的安全隐患，可靠性高。

3）              在任一电容并联一个电阻，使线路出现短路或断路故障时，存储在分压电容中的能量可以通过该电阻来快速释放，从而实现了对输电线路上的电压变化快速响应跟踪测量，彻底解决“电荷俘获现象”，进一步提高电压互感器的精度和可靠性。

本发明采用同轴卷绕的多个电容串接成电容器，由任一电容器经信号处理模块输出电压信号，具有结构简单、体积小、制造成本低，采样精度高、误差小、响应时间短、可靠性高等优点，适用于数字化变电站中电压测量以及继电保护。

附图说明