一種帶電源和導電屏蔽的插頭式電壓傳感器的制造方法
【專利說明】一種帶電源和導電屏蔽的插頭式電壓傳感器
[0001]
技術領域
[0002]本發明涉及一種高壓電壓傳感器，主要用在6kV以上，35kV以下屏蔽電纜輸電系統中，與符合IEEE-386或EN50180/EN50181標準的高壓電力連接器相連接，進行高壓交流電壓信號從高壓到低壓的轉換，并為低壓電子測量裝置提供工作電源。
【背景技術】
[0003]目前，在6?35kV電力系統中，基于屏蔽電纜輸電的箱式變電站、環網柜、開關柜、電纜分支箱等一次設備內，多采用具有外部屏蔽的基于IEEE-386 (美標)或EN50180/EN50181 (歐標)標準的電力連接器互聯，這使得設備空間結構可以設計得非常緊湊，從而大幅度地縮小設備的體積，但是，如果在這些設備處進行電壓信號的測量則存在下列困難:
第一、如果采用現有的電磁式互感器，雖然解決了電壓信號轉換和對低壓電子設備供電問題，但是由于電磁式互感器體積大，無法在現有柜體內加裝，需要單獨設計更大的柜體來安裝，且需要從屏蔽電纜到非屏蔽電纜的電應力處理，進一步地增加了柜體的體積，增加了較多的應用成本和不便。
[0004]第二、有一種方案將電阻式分壓器或電容式分壓器插入到基于IEEE-386或EN50181標準的電力連接器插頭中，如專利號為200820126528.3的中國專利公布了一種電纜插件式電壓傳感器。這種方案使得傳感器的體積可以縮小到能夠直接裝入到現有設備內，并能進行電壓信號的轉換，但不能為所連接的電子裝置提供低壓工作電源，在現場沒有低壓電源的場合使用時受到限制。
[0005]第三、另一種方案是采用光纖傳感器技術測量電壓信號，光纖傳感器安裝于IEEE-386或EN50181標準的電力連接器插頭中。但這種技術存在溫度穩定性低等目前尚未解決的技術難題，無法做到較高的準確度，且同樣存在無法提供電子設備低壓工作電源的問題。
[0006]第四、對于非傳統電磁式電壓傳感器，針對所連接的電子設備低壓供電解決方案，目前有采用電流互感器供電方案和采用電容降壓方案。其中電流互感器供電方案在高壓回路負荷電流小時不能連續工作，限制了應用范圍。現有電容降壓方案，需要按電子設備最大功耗設計電容電流，按并聯穩壓原理恒壓方式取電，這在電子設備消耗功率變化很大的場合降低了供電效率，增加了設備的功耗，并增加了散熱難度。
[0007]第五、現有方案中分壓器和降壓電容器與高壓線路之間沒有熔斷器保護，如果分壓器或降壓電容器被擊穿會造成電力系統的短路故障。而直接在帶外導電屏蔽的傳感器本體內增加常規高壓熔斷器，將引起局部放電問題。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是，提供一種帶電源和導電屏蔽的插頭式電壓傳感器，其適用于IEEE-386或EN50181標準的電力連接器，具有外部可帶電觸摸屏蔽層、內部高壓熔斷器保護、、低壓電源輸出、更高的準確度和更好的穩定性等優點。
[0009]本發明的技術方案是:
一種帶電源和導電屏蔽的插頭式電壓傳感器，其特征在于:它包括高壓連接端子，高壓連接端子側面設置有操作界面；操作界面與高壓連接端子結合部外側以及高壓連接端子外側設置有內半導電層；操作界面外側以及內半導電層外側設置有絕緣體；絕緣體外表面設置有外半導電層，外半導電層連接有接地端子；絕緣體內部設置有高壓熔斷器；高壓熔斷器包括圓筒狀陶瓷管形式的熔管，熔管兩端分別裝有第一導電端蓋和第二導電端蓋；熔管的外壁上設置有兩端分別與第一導電端蓋及第二導電端蓋相連接的電阻膜；所述的第一導電端蓋與高壓連接端子相連接；絕緣體內部設置有高壓分壓器；高壓分壓器包括互相平行設置的高壓分壓器第一電極和高壓分壓器第二電極，還包括高壓臂電阻器和低壓臂電阻器；其中高壓分壓器第一電極位于高壓熔斷器與高壓分壓器第二電極之間；高壓臂電阻器傾斜放置于高壓分壓器第一電極與高壓分壓器第二電極之間，一端靠近高壓分壓器第一電極，另一端靠近高壓分壓器第二電極，且高壓臂電阻器與高壓分壓器第一電極及高壓分壓器第二電極之間的夾角小于30° ;低壓臂電阻器位于高壓分壓器第一電極與高壓分壓器第二電極構成的空間之外；高壓臂電阻器靠近高壓分壓器第一電極一端的引線與高壓分壓器第一電極相連，高壓臂電阻器靠近高壓分壓器第二電極一端的引線與低壓臂電阻器的一端引線連接，低壓臂電阻器的另一端引線與接地端子連接；所述的引線還連接有高壓分壓器的高阻抗信號輸出端；絕緣體內部還設置有額定電壓不小于6kV的高壓電容器；高壓電容器包括高壓電容器第一電極和高壓電容器第二電極；所述的第二導電端蓋連接高壓分壓器第一電極，所述的第二導電端蓋還直接連接高壓電容器第一電極或者通過第一高壓阻尼電阻器連接高壓電容器第一電極；高壓電容器第二電極直接連接有電容降壓電源輸出端或者通過第二高壓阻尼電阻器連接有電容降壓電源輸出端。
[0010]還包括負阻抗電源變換電路；負阻抗電源變換電路的電源輸入端與電容降壓電源輸出端連接，其電源輸出端連接有用于對外輸出的信號輸出插座；負阻抗電源變換電路根據所需輸出功率的大小來調整電源輸入回路的等效阻抗，當需要輸出的功率增大時，通過內部調整使得電源輸入回路等效阻抗增大，從而使得其與高壓電容器構成的串聯分壓電路中的分壓比例增大，用以提高輸入功率；當需要輸出的功率減小時，通過內部控制使得電源輸入回路的等效阻抗降低，從而使得其與高壓電容器構成的串聯分壓電路中的分壓比例減小，用以降低輸入功率。
[0011]還包括由負阻抗電源變換電路供電的信號調理電路；信號調理電路的信號輸入端和高壓分壓器的高阻抗信號輸出端連接，輸出端與所述信號輸出插座相連接；信號調理電路將高壓分壓器輸出的高阻抗電壓信號變換成低阻抗電壓信號，并進行電氣隔離后通過信號輸出插座對外輸出。
[0012]還設置有內導電隔板；內導電隔板設置在絕緣體與負阻抗電源變換電路和信號調理電路之間并與接地端子連接。
[0013]外半導電層和內半導電層的材料均為導電橡膠；絕緣體的材料為絕緣硅膠。
[0014]操作界面與符合IEEE-386或EN50181標準的高壓電力連接器相適配。
[0015]本發明的積極效果在于: 第一、本發明電壓傳感器可直接插接在符合IEEE-386或EN50180/EN50181標準的電力連接器上，且本體部分體積很小，現場設備原先預留安裝電纜插頭的空間足夠安裝本電壓傳感器，因此現場電力設備無需改造就可加裝本電壓傳感器，無需另行增加柜體，節省了應用成本，方便了施工。
[0016]第二、本發明電壓傳感器的高壓電壓分壓器具有高準確度和高溫度穩定性特點。
[0017]第三、本發明電壓傳感器的電源輸出電路能夠為低壓電子測量設備供電，且在各種負載情況下都有較高的轉換效率。
[0018]第四、本發明電壓傳感器中內置高壓熔斷器，因此保證了電壓傳感器運行的安全性，高壓熔斷器上設置的電阻膜降低了局部放電水平，延長了使用壽命。
[0019]綜上所述,本發明電壓傳感器應用于6~35kV電力系統中基于屏蔽電纜輸電的箱式變電站、環網柜、開關柜和電纜分支箱等處，進行電壓測量，具有成本更低，準確度、可靠性和穩定性更高,并且使用更加方便的突出特點。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發明實施例二的結構示意圖。
[0021]圖2是本發明實施例一的結構示意圖。
[0022]圖3是本發明實施例三的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和實施例進一步說明本發明。
[0024]實施例一
本實施例涉及一種用于1kV電力系統的符合IEEE-386標準的基本型T型頭式帶電源和導電屏蔽的插頭式電壓傳感器。
[0025]如圖2所示，本實施例的插頭式電壓傳感器包括高壓連接端子13，高壓連接端子13兩側面分別設置有用于與IEEE-386標準連接器的套管錐部相配合的操作界面14，操作界面14在結構尺寸上與IEEE-386標準的1kV系統T型電纜附件插頭相同。操作界面14與高壓連接端子13結合部外側及高壓連接端子13外側設置有內半導電層12，操作界面14外側及內半導電層12外側設置有絕緣體11。絕緣體11外表面設置有外半導電層10，外半導電層10連接有接地端子15。
[0026]絕緣體11內部設置有高壓熔斷器20。高壓熔斷器20包括圓筒狀陶瓷管形式的熔管24，熔管24兩端分別裝有第一導電端蓋21和第二導電端蓋22。熔管24的內腔中設置有熔體26，熔體26的兩端分別與第一導電端蓋21和第二導電端蓋22連接。熔體26與熔管24內腔之間的孔隙處填充有石英砂材質的滅弧材料25。
[0027]熔管24的外壁上設置有兩端分別與第一導電端蓋21及第二導電端蓋22相連接的電阻膜23，電阻膜23是通過高壓玻璃釉電阻器制作工藝均勻地燒結在熔管24外壁上的。電阻膜23的阻值為400ΜΩ。
[0028]所述的第一導電端蓋21與高壓連接端子13相連接。
[0029]絕緣體11內部設置有高壓分壓器。高壓分壓器包括互相平行設置的高壓分壓器第一電極30和高壓分壓器第二電極31，還包括高壓臂電阻器32和低壓臂電阻器33。其中高壓分壓器第一電極30位于高壓熔斷器20與高壓分壓器第二電極31之間。
[0030]高壓分壓器第一電極30為尺寸為120mmX80mm導電板，高壓分壓器第二電極31為寬80mm的導電板，兩電極間距20mm。高壓臂電阻器32為長、寬尺寸為10mmX 25mm的片式電阻器，電阻值為90ΜΩ。高壓臂電阻器32傾斜放置于高壓分壓器第一電極30與高壓分壓器第二電極31之間，一端靠近高壓分壓器第一電極30，另一端靠近高壓分壓器第二電極31。高壓臂電阻器32在高壓分壓器第一電極30垂直方向上的投影與高壓分壓第一電極30外邊沿對稱。高壓臂電阻器32靠近高壓分壓器第一電極30 —端的引線與高壓分壓器第一電極30相連，高壓臂電阻器32靠近高壓分壓器第二電極31 —端的引線從高壓分壓器第二電極31上的通孔引出。
[0031]低壓臂電阻