一種無源電子式電壓互感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電子式電壓互感器的技術領域，具體涉及一種無源電子式電壓互感 器。
【背景技術】
[0002] 隨著國家堅強智能電網的提出，智能變電站已經正式走進電力系統，為電力事業 提供服務。其中電壓互感器是電力系統中進行電能計量和繼電保護的基本測量設備之一， 其準確度及可靠性與電力系統的安全、可靠、經濟運行密切相關。隨著輸配電網朝著高電 壓、大容量方向發展，電力系統在監測、控制及保護等方面的自動化和智能化要求的不斷提 高，電子式電壓互感器有效克服了傳統電磁式電壓互感器的缺點，具有體積小、重量輕、造 價低、暫態性能好、無鐵磁諧振、無磁飽和現象、優良的絕緣性能等優點，可W適應電力系統 數字化、智能化和網絡化的需要。
[0003] 根據傳感元件的傳感機理，電子式電壓互感器可分為光學電壓互感器、電阻分壓 電壓互感器和電容分壓電壓互感器H類。隨著智能電網建設的推進，在電子式電壓互感器 產業化進程中發現，光學電壓互感器的傳感元件穩定性較差，溫度、外磁場、感應靈敏度、可 靠性及成本等問題均制約著該類互感器的實用化發展。采用分壓原理的的電子式電壓互感 器一次側與二次回路之間缺乏有效的電氣隔離，同時，電容分壓的電子式電壓互感器存在 電荷滯留造成的暫態問題；電阻分壓的電子式電壓互感器存在分壓電阻值易受外界溫度影 響及應用電壓等級不高等問題。
[0004] 因此，亟需研制一種新型電子式電壓互感器，W降低制造成本和提高電網的穩定 性。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種新型無源電子式電壓互感器，能有效克服現 有電子式電壓互感器的缺陷，高壓側無需供電，不存在磁飽和問題，并且具有成本低、響應 速度快、測量線性度好、測量動態范圍寬、測量精度高、暫態性能好、可靠性高和穩定性好等 優點。
[0006] 為了實現送一目的，本發明采取的技術方案是：
[0007] -種無源電子式電壓互感器，包括電容分壓器、全光纖電流互感器和數據處理單 元；通過采用全光纖電流互感器測量電容分壓器的泄露電流間接進行電壓的檢測；
[0008] -、電容分壓器包括高壓端子、上蓋、金屬膨脹器、絕緣傘裙、絕緣套筒、高壓電容、 低壓電容、絕緣介質、第一信號輸出端子、接地端子、底蓋、第二信號輸出端子、底座；
[0009] 高壓端子通過焊接的方式固定在上蓋的正上方，用于施加高電壓；絕緣套筒內部 設置固定在上蓋正下方的金屬膨脹器，并連接有高壓電容和低壓電容，低壓電容的輸出端 通過金屬銅絲從第一信號輸出端子穿出，并纏繞N面在電流傳感環圈的外殼上，金屬銅絲 的另一端連接至接地端子上，并安裝在底座上；絕緣套筒的下端設有底蓋，底蓋安裝在底座 上，內部充滿絕緣介質；外絕緣的絕緣傘裙采用高溫硫化型娃橡膠制成，在絕緣套筒外用模 具高溫壓制而成，W保證電容分壓器的絕緣性能；
[0010] 二、全光纖電流互感器包括電流傳感環圈、保偏光纜和電氣單元；
[0011] 電流傳感環圈由依次連接的A/4光纖波片、傳感光纖、反射鏡H部分組成；所述 電流傳感環圈用來敏感穿過其中的電流周圍形成的閉合磁場，在兩束偏振光間形成相位 差；
[0012] 電氣單元包括光源、禪合器、起偏器、相位調制器、光電探測器、數字閉環信號處理 單元；光源的尾纖W 0°烙接禪合器的輸入端，禪合器的兩個輸出端分別連接光電探測器 和起偏器的輸入端，相位調制器的輸入端W 45°對軸烙接起偏器的輸出端；保偏光纜的兩 端分別W 0°烙接相位調制器的輸出端和W 45°對軸烙接A/4光纖波片；
[0013] 光電探測器連接至數字閉環信號處理單元的輸入端，數字閉環信號處理單元的一 個輸出端與相位調制器構成數字閉環，對輸出信號進行處理，解調出被測電流；數字閉環信 號處理單元的另一輸出端連接至數據處理單元，解調出被測電壓，通過保偏光纜從第二信 號輸出端子將電壓信息輸出給外接終端設備。
[0014] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電容分壓器為W下兩種 分壓器中的一種：串聯電容分壓器、同軸電容分壓器。
[0015] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電容分壓器采用串聯電 容分壓器時，在電流傳感環圈的外殼上纏繞的金屬銅絲的面數N > 300。
[0016] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電容分壓器采用同軸電 容分壓器時，在電流傳感環圈的外殼上纏繞的金屬銅絲的面數N > 15000。
[0017] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中絕緣介質為W下兩種材 料中的一種；環氧樹脂膠、SF6氣體。
[0018] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中絕緣介質采用環氧樹脂 膠時，環氧樹脂膠的機械拉斷強度大于60MPa，沖擊強度大于5. 5KJ/m2,介電常數大于2,體 積電阻率大于3. OOX IQi2Q .m。
[0019] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中制備絕緣傘裙的高溫硫 化型娃橡膠性能指標滿足如下要求：抗撕裂強度大于SkN ? m 1，機械化斷強度大于4. 5MPa， 拉斷伸長率大于200%，體積電阻率大于2. OOX 1〇11 Q ? m，直流擊穿強度大于45kV ? mm 1， 4. 5級最大蝕損深度小于2. 5mm。
[0020] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電流傳感環圈的外殼采 用非金屬材料制作，材料的彎曲模數大于9000MPa，拉伸強度大于60MPa，彎曲強度大于 SOMPa,高溫下尺寸穩定性小于0. 3%。
[0021] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中電流傳感環圈的外殼采 用W下兩種材料中的一種：環氧樹脂、酪醒樹脂。
[0022] 進一步的，如上所述的一種無源電子式電壓互感器，其中金屬銅絲的外表面涂覆 絕緣材料，在電流傳感環圈外表面進行緊密排列的多層纏繞，層與層之間用絕緣材料隔開。
[0023] 本發明所述全光纖電流互感器是一種采用數字閉環信號處理方案的反射型的高 精度全光纖電流互感器，它基于安培定律和法拉第效應原理進行電流檢測，具有體積小、重 量輕、優良的絕緣性能、抗電磁干擾能力強、成本相對較低、動態測量范圍大、頻率響應范圍 寬、靈敏度高和測量精度高等優點；在額定電流高于30A時，變比測量精度優于0. 2%，相位 誤差優于10分。
【附圖說明】
[0024] 圖1是無源電子式電壓互感器原理示意圖；
[00巧]圖2是全光纖電流互感器原理示意圖。
[0026] 其中；1 -高壓端子，2 -上蓋，3 -電容分壓器，4 -金屬膨脹器，5 -絕緣傘裙， 6 -絕緣套筒，7 -高壓電容，8 -低壓電容，9 -絕緣介質，10 -第一信號輸出端子，11 -全 光纖電流互感器，12 -金屬銅絲，13 -電流傳感環圈，14 -保偏光纜，15 -電氣單兀，16 - 數據處理單元，17 -接地端子，18 -底蓋，19 -第二信號輸出端子，20 -底座，21 -光源， 22 -禪合器，23 -起偏器，24 -相位調制器，25 - A/4光纖波片，26 -傳感光纖，27 -反 射鏡，28 -光電探測器，29 -數字閉環信號處理單元。
【具體實施方式】
[0027] 本發明所述無源電子式電壓互感器是利用全光纖電流互感器測量高低壓間電容 分壓器的泄露電流來間接進行電壓的檢測。下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的說 明。
[0028] 如圖1所示，本發明一種無源電子式電壓互感器，包括電容分壓器3、全光纖電流 互感器11和數據處理單元16 ;通過采用全光纖電流互感器11測量電容分壓器3的泄露電 流間接進行電壓的檢測；
[0029] 一、電容分壓器3包括高壓端子1、上蓋2、金屬膨脹器4、絕緣傘裙5、絕緣套筒6、 高壓電容7、低壓電容8、絕緣介質9、第一信號輸出端子10、接地端子17、底蓋18、第二信號 輸出端子19、底座20 ;
[0030] 頂端的高壓端子1采用金屬鉛材料制作而成，用于施加一次高電壓，通過金屬焊 接的方式固定在金屬上蓋2的正上方，用于施加高電壓；絕緣套筒6內部設置固定在上蓋2 正下方的金屬膨脹器4,并連接有高壓電容7和低壓電容8,低壓電容8的輸出端通過金屬 銅絲12從第一信號輸出端子10穿出，并纏繞N面在電流傳感環圈13的外殼上，金屬銅絲 12的另一端連接至接地端子17上，并安裝在底座20上；
[0031] 金屬膨脹器4可W緩解溫度變化引起高壓電容7和低壓電容8的電極間距離的變 化，引起高壓電容7和低壓電容8的電容值的變化，使電容分壓器3的分壓比在高低溫變化 下發生變化，從而影響系統的測量精度。絕緣套筒6可W屏蔽外界電場，防止外界電場引起 高壓電容7和低壓電容8值的變化，從而影響電容分壓器3的測量精度。
[0032] 絕緣套筒6的下端設有底蓋18,底蓋18安裝在底座20上，內部充滿絕緣介質 9 ;在本具體實施例中，所述絕緣介質9既可W采用環氧樹脂膠，也可W采用SF6氣體，來 保證絕緣套筒6內部的絕緣性能。所述環氧樹脂罐封膠需要在常溫下進行固化，具有粘 度低、流動性好、有光澤、硬度高、良好的絕緣、抗壓、粘結強度高等特點。環氧樹脂罐封膠 的機械拉斷強度大于60MPa，沖擊強度大于5. 5KJ/m2,介電常數大于2,體積電阻率大于 3. OOXlQizQ -m。所述金屬銅絲12的外表面涂覆絕緣材料，并在電流傳感環圈13外表