专利名称：一种应用于10kV配电网的电容测电压电路装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，属于电压传感技术领域。
背景技术：
目前电力系统中，高电压测量主要采用的是传统的电磁式电压互感器，这种互感器体积较大，比较笨重，对绝缘强度要求较高，而且容易产生铁磁谐振，引起较大的激磁电流，造成电磁式电压互感器的损坏。还有一种是电容式电压互感器常用同心圆电容屏式或一节至多节套管式耦合电容器，无论是同心圆电容屏还是套管式耦合电容器，体积庞大，成本闻，不宜于IOkV电网上应用，仅限于超闻压电网。

发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，本发明适用于户外IOkV配电网，与断路器，接触器等开关配套使用，它具有体积小、重量轻、成本低，耗能小等优点。一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，包括电容转换装置、电流互感器和后级调理电路；电容转换装置包括绝缘套管、铜网、导体和导电螺钉；绝缘套管为绝缘材料制成,绝缘套管的绝缘材料中间设有一圈环形的铜网，导电螺钉与铜网接触，导体位于绝缘套管内的中空部分，导体前端设有引线端子；导线通过引线端子穿过引线端子，导体导电，导体与铜网之间形成电容C，导电螺钉通过导线，与电流互感器原边串联，电流互感器副边连接后级调理电路；后级调理电路为带有负反馈电阻R的集成运算放大电路，电流互感器副边的一端接在运算放大电路的负极输入端，另一端与运算放大电路的正极输入端一起接地，反馈电阻R并联接在运算放大电路的负极输入端和输出端；电流I经过反馈电阻R得到输出电压V；应用于IOkV配电网时，IOkV配电网中的导线有三相，分别设为A相、B相和C相，则包括三个电容转换装置、三个电流互感器、三个后级调理电路，电流互感器分别为电流互感器CTa、电流互感器CTb、电流互感器CTc，三个电流互感器的原边Y形连接，中性点N悬空，电流互感器CTa连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Ra，电流为Ia，得到的电压为Va ；电流互感器CTb连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Rb，电流为Ib，得到的电压为Vb ；电流互感器CTc连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Re，电流为Ic，得到的电压为Vc;电压Va、电压Vb、电压Vc即为IOkV配电网A相、B相、C相的电压；测量得到的电压Va、电压Vb、电压Vc的相位超前IOkV配电网线路电压相位90度。本发明的优点在于(I)本发明体积小，成本低，重量轻，而且耗能小；
(2)本发明充分利用绝缘套管内部的电容测量电压，可有效地防止因采用电磁式电压互感器而引起的系统铁磁谐振。


图I是本发明的电路结构原理图；图2是本发明的绝缘套管的剖面示意图；图3是本发明的绝缘套管的外形结构图；图4是本发明电容转换装置安装在断路器上的结构示意图。图中I 一绝缘套管 2—铜网3—导体4 一导电螺钉 5—引线端子 6 —电容转换装置
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明是一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，如图I所示,包括电容转换装置6、电流互感器和后级调理电路。电容转换装置6如图2、3所示，包括绝缘套管I、铜网2、导体3和导电螺钉4 ；绝缘套管I为绝缘材料制成，材料可以采用环氧树脂，绝缘套管I的绝缘材料中间设有一圈环形的铜网2，导电螺钉4与铜网2接触，导体3位于绝缘套管I内的中空部分，导体3前端设有引线端子5 ;绝缘套管I的外形采用伞群，增加爬电距离，增强绝缘强度。导线通过引线端子5穿过引线端子5，导体3导电，导体3与铜网2之间形成电容C，导电螺钉4通过导线，与电流互感器原边串联，电流互感器副边连接后级调理电路。后级调理电路为带有负反馈电阻R的集成运算放大电路，电流互感器副边的一端接在运算放大电路的负极输入端，另一端与运算放大电路的正极输入端一起接地，反馈电阻R并联接在运算放大电路的负极输入端和输出端。电流I经过反馈电阻R得到输出电压V。应用于IOkV配电网时，IOkV配电网中的导线有三相，分别设为A相、B相和C相，则包括三个电容转换装置6、三个电流互感器、三个后级调理电路，如图I所示，电流互感器分别为电流互感器CTa、电流互感器CTb、电流互感器CTc，三个电流互感器的原边Y形连接，中性点N悬空，电流互感器CTa连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Ra，电流为Ia，得到的电压为Va。电流互感器CTb连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Rb，电流为Ib，得到的电压为Vb。电流互感器CTc连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Re，电流为Ic，得到的电压为Vc。电压Va、电压Vb、电压Vc即为IOkV配电网A相、B相、C相的电压。以A相为例，根据运算放大电路(简称运放)“虚短”的工作原理，运放的输入阻抗几乎为零，运放负极输入端的电位与正极输入端的电位相等，也就是电流互感器的副边输出几乎为零。则电流互感器工作在激磁电流很小的状态。根据运放“虚断”的工作原理，电流互感器的大部分电流经过负反馈电阻Ra形成输出电压Va Va = IaXRa。测量得到的输出电压V的相位超前IOkV配电网线路电压相位90度。由于IOkV配电网上的电是交流电，交流电就有相位的问题。本发明中Ca、Cb、Ce的容量为几十皮法量级，在50Hz的频率下，电容的阻抗为几十兆欧姆，相对于电流互感器的阻值大很多，则可以认为，这个负载是纯容性负载，容性负载的电流相位超前电压相位90度。也就是经过电流互感器原边的电流相位超前于线路电压相位90度。经过电流互感器和后级调理电路后，相位关系几乎不变，那么最后得到的输出电压的相位超前于线路电压相位90度。具体实施本发明时候，可以将电容转换装置6安装在断路器上，如图4所示，具体为电容转换装置6装在断路器上的，是断路器输入输出的引线部分，起到电气隔离的作用。这种电容转换装置6总共六个，三个为输入端，三个为输出端。输入与输出之间是断路器的触头部分(也就是开关)，平时输入端是和IOkV线路连在一起的，也就是通过和线路连在一起的三个绝缘套管测量线路电压。输出端是连在负载上的。
权利要求
1.一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，其特征在于，包括电容转换装置、电流互感器和后级调理电路； 电容转换装置包括绝缘套管、铜网、导体和导电螺钉； 绝缘套管为绝缘材料制成，绝缘套管的绝缘材料中间设有一圈环形的铜网，导电螺钉与铜网接触，导体位于绝缘套管内的中空部分，导体前端设有引线端子； 导线通过引线端子穿过引线端子，导体导电，导体与铜网之间形成电容C，导电螺钉通过导线，与电流互感器原边串联，电流互感器副边连接后级调理电路； 后级调理电路为带有负反馈电阻R的集成运算放大电路，电流互感器副边的一端接在运算放大电路的负极输入端，另一端与运算放大电路的正极输入端一起接地，反馈电阻R并联接在运算放大电路的负极输入端和输出端；电流I经过反馈电阻R得到输出电压V ; 应用于IOkV配电网时，IOkV配电网中的导线有三相，分别设为A相、B相和C相，则包括三个电容转换装置、三个电流互感器、三个后级调理电路，电流互感器分别为电流互感器CTa,电流互感器CTb、电流互感器CTc，三个电流互感器的原边Y形连接，中性点N悬空，电流互感器CTa连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Ra，电流为Ia，得到的电压为Va ;电流互感器CTb连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Rb，电流为Ib，得到的电压为Vb ；电流互感器CTc连接的后级调理电路中，负反馈电阻为Re，电流为Ic，得到的电压为Vc ;电压Va、电压Vb、电压Vc即为IOkV配电网A相、B相、C相的电压； 测量得到的电压Va、电压Vb、电压Vc的相位超前IOkV配电网线路电压相位90度。
2.根据权利要求I所述的一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，其特征在于，所述的绝缘套管的材料采用环氧树脂。
3.根据权利要求I所述的一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，其特征在于，所述的绝缘套管的外形采用伞群。
4.根据权利要求I所述的一种应用于IOkV配电网的电容测电压电路装置，其特征在于，应用时，将电容转换装置安装在断路器上，具体为 电容转换装置装在断路器上的，是断路器输入输出的引线部分，电容转换装置总共六个，三个为输入端，三个为输出端；输入与输出之间是断路器的触头部分，输入端和IOkV线路连在一起，输出端连在负载上。
全文摘要
本发明公开了一种应用于10kV配电网的电容测电压电路装置，包括电容转换装置、电流互感器和后级调理电路；电容转换装置包括绝缘套管、铜网、导体和导电螺钉；导电螺钉通过导线，与电流互感器原边串联，电流互感器副边连接后级调理电路，后级调理电路为带有负反馈电阻R的集成运算放大电路，测量得到电压的相位超前10kV配电网线路电压相位90度；本发明体积小，成本低，重量轻，而且耗能小，而且，本发明充分利用绝缘套管内部的电容测量电压，可有效地防止因采用电磁式电压互感器而引起的系统铁磁谐振。
文档编号G01R19/00GK102928645SQ201210396210
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月18日 优先权日2012年10月18日
发明者武建文, 韩爱芝, 苏宗海, 刘守明, 张之昊, 史宏伟, 张保卫, 李松涛, 何新华 申请人:北京航空航天大学