同軸電容分壓的光學電壓互感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種基于SFe同軸電容分壓的光學電壓互感器，用于對發電廠或變電 站高壓輸電線路的電壓進行實時測量。
【背景技術】
[0002] 電壓互感器是電力系統中電壓測量和線路保護的重要設備之一。傳統電壓互感器 由于測量頻帶窄、絕緣困難、易鐵磁諧振等，無法滿足智能電網的發展需求，逐漸被電子式 電壓互感器所替代。電子式電壓互感器按照傳感原理主要分為基于傳統傳感原理的互感器 和基于光學傳感原理的互感器。基于傳統傳感原理的互感器依然采用傳統的串聯電容分壓 或電阻分壓形式，將其模擬量輸出在低壓側轉換為數字量。盡管其輸出實現了數字化，但由 于一次傳感單元為傳統的傳感原理，所W在絕緣、測量頻帶、鐵磁諧振方面無法克服傳統互 感器存在的缺陷。光學電壓互感器一般基于化ckels效應，采用光學晶體測量一次電壓，其 絕緣簡單、測量頻帶寬，受到了越來越多的重視。
[0003] 目前的光學電壓互感器有無分壓型和有分壓型兩種。無分壓型互感器中光學晶體 直接與一次導線相連，需要承受對應的高壓。該種互感器中光學晶體制造困難，且由于處于 高壓側，故而輸出易受高壓電場影響，測量準確度不高，所W目前運行中的光學電壓互感器 一般采取有分壓的形式，即采用電容分壓器將高壓信號轉換為低壓信號，然后利用光學晶 體進行電壓測量。該種方式克服了光學晶體位于高壓側時存在的制作困難、輸出易受電場 影響的問題。然而，有分壓型光學電壓互感器高壓側電容分壓器由多個電容串聯構成，當電 容數量少時，需要耐壓高的高壓電容，導致其制作困難，不能滿足實際需求。當電容數量多 時，輸出又易受周圍雜散電容的影響，降低了測量準確度。

【發明內容】

[0004] 針對目前有分壓型光學電壓互感器存在的高壓電容制作困難、易受雜散電容影 響、準確度不高的問題，本發明提出了一種基于SFe同軸電容分壓的光學電壓互感器。利用 其一次導桿和環形金屬電極構成的SFe同軸電容器作為高壓側分壓電容，克服了當前光學 電壓互感器高壓電容制作困難的問題。SFe同軸電容器位于接地的環形金屬屏蔽罩內，有效 抵抗了外界干擾。互感器低壓側采用高性能的NPO電容作為分壓電容，利用BGO晶體制作 的光學傳感頭實現電壓的測量，整個裝置具有體積小、重量輕、絕緣簡單、準確度高。整個互 感器準確度可達到0. 1級。
[0005] 本發明所采用的技術方案是：
[0006] 一種基于SFe同軸電容分壓的光學電壓互感器，包括高壓殼體、絕緣套管、底座。高 壓殼體與絕緣套管連接成一個整體，高壓殼體和絕緣套管內均填充有SFe氣體，底座與絕緣 套管固定連接在一起，底座與絕緣套管之間通過擋板隔開，所述底座上設置有接地端子。所 述高壓殼體內部包含一次導桿、環形金屬電極、環形金屬屏蔽罩、支撐金屬桿、屏蔽電纜。所 述一次導桿兩端設有接線端子，用于接入高壓線路中。環形金屬電極緊貼于環形金屬屏蔽 罩的內側，環形金屬電極與環形金屬屏蔽罩之間設置有絕緣層。環形金屬屏蔽罩連接支撐 金屬桿，環形金屬屏蔽罩與支撐金屬桿等電位，均為地電位。支撐金屬桿底端固定連接在底 座的上部，支撐金屬桿與底座等電位，均為地電位。
[0007] 所述一次導桿、環形金屬電極、環形金屬屏蔽罩S者的軸線相互重合。
[000引所述環形金屬電極、一次導桿構成了一個圓柱體的SFe同軸電容器，一次導桿作為 所述SFe同軸電容器的高壓電極，環形金屬電極作為所述SFe同軸電容器的低壓電極，整個 SFe同軸電容器處于地電位的環形金屬屏蔽罩中。
[0009] 所述環形金屬電極通過屏蔽電纜與低壓側分壓電容實現連接，低壓側分壓電容選 用NPO電容，與所述SFe同軸電容器構成了電容分壓器，用于將一次導桿上的高壓信號轉換 成低壓信號。
[0010] 所述絕緣套管外部采用娃橡膠制作成外部套管，內部采用玻璃鋼作為內部支撐。
[0011] 所述底座包括低壓側分壓電容，低壓側分壓電容兩端并聯有光學傳感頭，光學傳 感頭用于測量低壓側分壓電容兩端的電壓，光學傳感頭通過光纖連接光纖傳輸單元，光纖 傳輸單元連接合并單元。合并單元上面有L邸顯示器，用于實時顯示電壓的幅值和相位，并 可通過光纖進一步傳給計算機進行分析處理。
[0012] 本發明一種基于SFe同軸電容分壓的光學電壓互感器，技術效果如下：
[0013] 1)、高壓側分壓電容采用一次導桿、環形金屬電極構成的SFe同軸電容器制成，環 形金屬電極采用純銅制作而成，為一個圓環形狀，結構簡單、制作容易，有效解決了目前高 壓電容制作困難的問題。
[0014] 2)、SFe同軸電容器處于環形金屬屏蔽罩內部，環形金屬屏蔽罩由于本身接地，故 可有效抵抗外界干擾，使得其中的SFe同軸電容器免受外部雜散電容的影響，因而測量準確 度高。
[0015] 3)、互感器采用有分壓型的設計，利用BGO晶體作為光學傳感頭，其測量的電壓為 分壓器轉換后的低壓，因而光學傳感器無需考慮耐高壓問題，制作簡單。且光學傳感頭位于 底座中，故而一次導桿產生的高壓電場對其影響較小，也在一定程度上提高了測量準確度。
[0016] 4)、SFe同軸電容器僅需一個環形金屬電極放置在一次導桿周圍即可制作而成，不 僅構造簡單，而且內部的SFe氣體絕緣性能好，克服了當前光學電壓互感器高壓電容制作困 難的問題。另外，SFe同軸電容器處于一個接地的環形金屬屏蔽罩內，故而抗干擾能力強，在 一定程度上提高了測量準確度。
[0017] 5)、該光學電壓互感器，其測量準確度高，在80%~150%額定電壓范圍內，互感 器整體準確度可達到0. 1級。
【附圖說明】
[001引圖1為本發明一種基于SFe同軸電容分壓的光學電壓互感器結構示意圖；
[0019] 圖2為本發明所述SFe同軸電容器的示意圖。
[0020] 圖3為本發明的基本準確度試驗結果。
[0021] 圖4為本發明的溫度循環試驗結果。
【具體實施方式】
[0022] 如圖1、圖2所示，一種基于SFe同軸電容分壓的光學電壓互感器，包括高壓殼體1、 絕緣套管2、底座3。高壓殼體1與絕緣套管2連接成一個整體，高壓殼體1和絕緣套管2 內均填充有SFe氣體，底座3與絕緣套管2固定連接在一起，底座3與絕緣套管2之間通過 侶合金材質的擋板隔開，所述底座3上設置有接地端子14,底座3中不充SFe氣體，也不需 要絕緣，而是通過接地端子14連接到大地。
[0023] 所述高壓殼體1內部包含一次導桿4、環形金屬電極5、環形金屬屏蔽罩6、支撐金 屬桿7、屏蔽電纜8。所述一次導桿4兩端設有接線端子，用于接入高壓線路中。環形金屬 電極5為一個純銅制作的圓環，環形金屬電極5緊貼于環形金屬屏蔽罩6的內側，但是并不 與環形金屬屏蔽罩6緊密連接，環形金屬電極5與環形金屬屏蔽罩6之間設置有環氧樹脂 材料制作而成的絕緣層。環形金屬屏蔽罩6連接支撐金屬桿7,支撐金屬桿7底端固定連接 在底座3的上部。環形金屬屏蔽罩6、支撐金屬桿7與底座3等電位，均為地電位。支撐金 屬管7采用侶合金材料制作而成。一次導桿4、環形金屬電極