[發明專利]一種寬頻電壓互感器

有效

• 申請號: 201811207193.2
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109300676B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 董巍;龐輝;高沖;周建輝
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: H01F38/26
• 分類號: H01F38/26;G01R15/18
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種寬頻電壓互感器，包括空心絕緣子、金屬法蘭、固定法蘭、阻容均壓組件、阻容混聯分壓器、底座和信號采集模塊；空心絕緣子兩端安裝金屬法蘭，空心絕緣子頂端的金屬法蘭與一次系統連接，其底端的金屬法蘭與底座連接；金屬法蘭的內壁安裝固定法蘭，阻容均壓組件兩端分別與固定法蘭連接；阻容混聯分壓器頂端與一次系統連接，其底端與信號采集模塊連接，該寬頻電壓互感器一次絕緣可靠性高，電壓測量精度高，能夠實現寬頻電壓信號的準確測量。本發明提供的寬頻電壓互感器既適用于交流系統，也可以適用于直流系統，且應用范圍廣，具體應用范圍涵蓋直流輸電工程、交流輸/配電工程、高速鐵路電網及任何具有寬頻電壓信號測量需求的領域和場合。

技術領域

本發明涉及電力系統技術領域，具體涉及一種高精度、快速響應、高可靠性、免現場效驗的寬頻電壓互感器。

背景技術

直流輸電系統中直流電壓互感器是不可缺少的主設備，承擔著電能計量、電量監測、繼保信號傳送等的重要作用。現有技術中的直流電壓互感器是由一系列電阻元件串聯而成的電阻分壓器構成，為了防止電阻分壓器受各種暫態過電壓(包括雷電過電壓)的影響，通常在電阻分壓器上并聯均壓電容器。具體的直流電壓互感器原理圖如圖1所示。根據電壓等級的不同，組成的電阻分壓器和電容分壓器級數不同。圖1中，最下端的一級稱之為低壓臂，之上若干級構成高壓臂，R₂表示低壓臂電阻，C₂表示低壓臂電容，R₁表示高壓臂電阻，C₁表示高壓臂電容，其中R₁＝R₁₁+R₁₂+...+R_1n，C₁＝C₁₁∥C₁₂∥...∥C_1n。一次電壓U_p作用于高壓臂，低壓臂輸出電壓U_s用于連接二次系統。

上述現有技術中的直流電壓互感器具有如下三方面的缺點：

1)結構設計缺陷導致一次絕緣可靠性低：

在直流輸電工程的一次設備中，直流電壓互感器故障率比較高，故障以絕緣故障居多。一次絕緣可靠性問題主要包括一次結構設計缺陷、阻容元件選型和絕緣設計等。

直流電壓互感器的結構設計缺陷體現在為了滿足絕緣性能要求，由電阻R₁₁、R₁₂、...、R_1n串聯構成的電阻分壓器及由電容C₁₁、C₁₂、...、C_1n串聯構成的均壓電容器被安置在一支空心絕緣子內部，兩端用法蘭封裝?？招慕^緣子內部充滿絕緣介質以滿足絕緣要求，直流電壓互感器整體結構示意圖如圖2?？招慕^緣子外表面處于大氣環境下，日積月累容易聚集污物，特別是在直流電場作用下，這種污物的聚集速度和程度會比交流電場更嚴重。干燥的污穢物電導率比較低，遇上大霧或小雨前期，空心絕緣子表面聚集的污穢物受潮，電導率增大。這種情況，空心絕緣子外側的電位分布受空心絕緣子外表面污穢程度及潮濕狀態影響，濕度較大的區域，電導率高，電壓降小；濕度較小的區域，電導率小，電壓降高。于此同時，直流電壓互感器內部的阻容分壓器由于不受外界污穢的影響，軸向上從上端到下端的電位分布呈現比較均勻的狀態。污穢的影響導致直流電壓互感器軸向及徑向電位分布極不均勻，使局部產生較大電位差，而電位分布不均將直接影響局部電場強度，使電場強度分布發生畸變，當這種畸變嚴重到足以游離空氣的時候，空心絕緣子外側就會發生閃絡現象(即污穢閃絡現象)，嚴重時會導致空心絕緣子與內部阻容元件間發生擊穿故障，使直流電壓互感器出現永久性損壞。

2)軸向溫度梯度大且溫升高，導致直流電壓測量精度低：