專利名稱：一種高壓電能計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高壓電能計(jì)量裝置，亦稱高壓電能表，主要用于6kV以上， 35kV以下高壓電力線路，特別適用于IOkV高壓電力線路。
背景技術(shù)：
為了適應(yīng)電力系統(tǒng)高電壓、大容量的發(fā)展方向，并為了滿足節(jié)能降耗的要求，電能精確計(jì)量的問題顯得尤為重要，只有通過精確的電能計(jì)量作為依據(jù)，才能加強(qiáng)用電設(shè)備的管理，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。電能計(jì)量分高壓電能計(jì)量方式和低壓電能計(jì)量方式。其中低壓計(jì)量方式是在終端變壓器的低壓側(cè)(一般是220V/380V)進(jìn)行電能計(jì)量，高壓電能計(jì)量方式是在終端變壓器的高壓側(cè)(一般在6kV以上)進(jìn)行電能計(jì)量。由于高壓電能計(jì)量方式能夠?qū)⒔K端變壓器的電能損耗也一并計(jì)量，且由于電壓等級(jí)高，增加了非正常影響裝置計(jì)量準(zhǔn)確性的難度，因此高壓電能計(jì)量方式有計(jì)量更準(zhǔn)確，更安全的優(yōu)點(diǎn)，是目前電力系統(tǒng)主推的電能計(jì)量方式。目前，對(duì)于35kV及其以下高壓供電線路及用電設(shè)備的電能計(jì)量方面所使用的計(jì)量方法主要是電磁式高壓電壓互感器、高壓電流互感器加電能表的方式。其中高壓電壓互感器將一次側(cè)高壓轉(zhuǎn)換為100V等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電壓，高壓電流互感器將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換為 5A等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)電流，接入電能表，電能表計(jì)量出電能值。其中電磁式高壓電壓互感器除為電能表提供計(jì)量用電壓信號(hào)外，還為電能表及其他用電設(shè)備提供低壓工作電源，由于電磁式高壓電壓互感器包括變壓器，通過變壓器實(shí)現(xiàn)降壓，而變壓器體積大，所以導(dǎo)致了整個(gè)設(shè)備體積大，設(shè)備笨重，且電磁式高壓電壓互感器存在鐵磁諧振問題。同時(shí)根據(jù)誤差理論，電能計(jì)量的最大系統(tǒng)誤差等于電壓互感器、電流互感器和電能表的誤差之和，因此系統(tǒng)測量誤差較大，難以提高電能計(jì)量的系統(tǒng)精度。且由于三個(gè)元件間的配合及連接狀態(tài)等不確定因素，造成了計(jì)量誤差的不確定性。隨著計(jì)量技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能夠直接連接到高壓供電線路的高壓電能計(jì)量裝置，亦稱高壓電能表。這是一種一體化裝置，其裝置計(jì)量誤差即系統(tǒng)計(jì)量誤差，電能計(jì)量的最大誤差具備了確定性，同時(shí)提高了計(jì)量精度。這類新型高壓電能計(jì)量裝置，從一次側(cè)高壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子線路可以接收的低電壓信號(hào)及電子電路供電方式可分為如下兩種技術(shù)路線1、將傳統(tǒng)的電磁式高壓電壓互感器和電流互感器小型化，二次側(cè)電子電路低功耗化，并將三者封裝在一起組成高壓電能計(jì)量裝置，這種方案的主要技術(shù)難點(diǎn)是仍然需要解決高壓絕緣問題和消除鐵磁諧振問題。2、采用電容式分壓器或電阻式分壓器取代電磁式高壓電壓互感器，采用電容降壓式電源向電子電路供電，采用等電位原理及光纖通信避免電流互感器的絕緣問題。其中技術(shù)路線2是目前技術(shù)發(fā)展的主要方向。技術(shù)路線2的主要技術(shù)難點(diǎn)如下第一、如采用電容式分壓器，電容器受雜散電場的影響較大，需要解決減小體積與減少干擾之間的矛盾；電容器的容量受溫度的影響也較大，用于電力設(shè)備現(xiàn)場，精度容易受溫度變化的干擾。第二、采用電阻式分壓器，當(dāng)電阻值較小時(shí)，將產(chǎn)生較大的有功損耗，需要增加體積及解決散熱問題；當(dāng)電阻值較大時(shí)，空間雜散電場經(jīng)雜散電容將對(duì)輸出精度產(chǎn)生干擾。且環(huán)境溫度變化時(shí)，對(duì)電阻值及雜散電容的容量均產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響輸出精度。第三、采用電容降壓供電技術(shù)，降壓電容器長期承受著數(shù)千伏至數(shù)十千伏的高電壓，高壓電容器的長期工作安全性極為重要。高壓紙介電容器具有擊穿后“自愈”的優(yōu)點(diǎn)， 相對(duì)安全性較高，因而在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，但高壓紙介電容器具有單級(jí)耐壓低，需要多級(jí)串聯(lián)使用，且體積大的缺點(diǎn)，對(duì)應(yīng)用于小型化的高壓電能計(jì)量裝置有一定的限制；高壓陶瓷電容器具有單級(jí)耐壓高、體積小的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在某些高壓電能計(jì)量裝置中應(yīng)用。但高壓陶瓷電容器在高壓擊穿后會(huì)形成短路，直接應(yīng)用于高壓線路存在使故障進(jìn)一步擴(kuò)大的風(fēng)險(xiǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高精度、高溫度穩(wěn)定性、低功耗、體積小、使用安全的高壓電能計(jì)量裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種高壓電能計(jì)量裝置，包括帶有第一接線端和第二接線端的殼體，在殼體中設(shè)置有計(jì)量處理及電源電路，計(jì)量處理及電源電路包括電能計(jì)量電路和電源電路，其特征在于在殼體中還設(shè)置有高壓分壓器，所述的高壓分壓器包括互相平行設(shè)置的高壓分壓器第一電極和高壓分壓器第二電極，片式的高壓臂電阻器傾斜放置于高壓分壓器第一電極和高壓分壓器第二電極之間，高壓臂電阻器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、第二電極之間的夾角小于30度， 高壓臂電阻器靠近高壓分壓器第一電極一端的引線連接高壓分壓器第一電極，靠近高壓分壓器第二電極一側(cè)的引線從高壓分壓器第二電極附近引出連接到所述的電能計(jì)量電路，高壓臂電阻器的高壓臂電阻器電阻膜在高壓分壓器第一電極和高壓分壓器第二電極上與高壓分壓器第一電極和高壓分壓器第二電極垂直方向上的投影在所投影的電極平面范圍之內(nèi)；高壓分壓器第一電極和高壓分壓器第二電極之間及高壓臂電阻器周圍填充絕緣介質(zhì)； 第一接線端與高壓分壓器第二電極連接。在高壓分壓器側(cè)面設(shè)置有高壓熔斷器，在高壓熔斷器頂端設(shè)置有高壓電容器，高壓熔斷器的高壓熔斷器第一電極與所述的第二接線端連接，高壓熔斷器第二電極分別與高壓電容器的高壓電容器第一電極及高壓分壓器第一電極連接，高壓電容器的高壓電容器第二電極與所述的電源電路連接；還包括安裝于殼體上端的電流互感器，電流互感器的二次輸出端與所述的電能計(jì)量電路連接；計(jì)量處理及電源電路還連接有光纖通信收發(fā)器。計(jì)量處理及電源電路周圍設(shè)置有金屬屏蔽體，該金屬屏蔽體與第一接線端連接。在高壓分壓器、高壓電容器、計(jì)量處理及電源電路與殼體內(nèi)壁之間的空間內(nèi)填充有絕緣材料。所述的絕緣材料最好為硅橡膠。
5[0020]所述的高壓熔斷器第二電極與所述的高壓電容器第一電極之間還以串聯(lián)方式連接有高壓阻尼電阻器。高壓電容器是額定工作電壓不低于IOkV的電力系統(tǒng)用高壓陶瓷電容器，高壓熔斷器是額定電壓不低于10kv，額定電流不大于IA的電力系統(tǒng)用高壓熔斷器。電流互感器的一次繞組帶有一個(gè)與第一接線端連接的接線端。殼體包括帶有硅橡膠傘裙的環(huán)氧玻璃纖維絕緣管，在環(huán)氧玻璃纖維絕緣管的上下兩端分別安裝有第一金屬法蘭和第二金屬法蘭；其中第一金屬法蘭上還設(shè)置有開有通孔的金屬屏蔽板，并且金屬屏蔽板分別與第一金屬法蘭和第一接線端連接。本實(shí)用新型的積極效果在于第一、通過在電容降壓回路及高壓分壓器回路中串聯(lián)高壓熔斷器，避免了因高壓電容器內(nèi)部擊穿及高壓分壓器極板間擊穿短路造成引發(fā)電力系統(tǒng)短路事故的可能性，提高了裝置的安全性。第二、通過在電容降壓回路串入高壓阻尼電阻器，減少了高壓突然施加時(shí)對(duì)高壓電容器和電容降壓電源電路的沖擊電流，提高了電容降壓式電源電路的可靠性。第三、通過高壓分壓器的特殊空間結(jié)構(gòu)，提高了高壓分壓器的輸入阻抗、電壓采樣的精度和溫度穩(wěn)定性，降低了功耗，縮小了體積。例如IOkV高壓電能計(jì)量裝置的高壓分壓器輸入阻抗可設(shè)計(jì)到50ΜΩ，體積可做到120mmX70 mmX20mm。第四、通過高壓熔斷器與高壓分壓器及高壓電容器之間的相對(duì)空間位置安排，縮小了裝置的體積，有利于裝置的小型化。

圖1是本實(shí)用新型單相高壓電能計(jì)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型計(jì)量處理及電源電路框圖。圖3是本實(shí)用新型高壓分壓器的電場電勢一位置關(guān)系圖。圖4是本實(shí)用新型高壓分壓器結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型三相三線制高壓電能計(jì)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型三相四線制高壓電能計(jì)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例是一種用于IOkV電壓等級(jí)的單相高壓電能計(jì)量裝置，包括電流互感器10、高壓分壓器20、高壓電容器30、高壓熔斷器40、計(jì)量處理及電源電路50、光纖通信收發(fā)器60、第一接線端1、第二接線端2和殼體80，其中a.高壓熔斷器40的高壓熔斷器第一電極41與第二接線端2連接，高壓熔斷器第二電極42分別與高壓電容器30的高壓電容器第一電極31及高壓分壓器20的高壓分壓器第一電極21連接。[0041]b.計(jì)量處理及電源電路50包括電能計(jì)量電路51、數(shù)據(jù)處理電路52、存儲(chǔ)電路53、 電源電路M、通信接口電路55五部分電子電路，如圖2所示。其中電能計(jì)量電路以專用電能計(jì)量芯片(本實(shí)施例用CSM63)為主組成，也可以用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)為主組成，功能是完成電壓、電流模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換及電能的計(jì)量。數(shù)據(jù)處理電路以微處理器 (本實(shí)施例用MSP430F5438)為主組成，功能是對(duì)電能計(jì)量電路采集到的電能有關(guān)的信息進(jìn)行進(jìn)一步的加工處理，并進(jìn)行累計(jì)，同時(shí)傳送到存儲(chǔ)器或通過通信接口與外界交換數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)電路用于存儲(chǔ)電能累計(jì)數(shù)據(jù)和必要的參數(shù)數(shù)據(jù)。電源電路的功能是將IOkV高壓經(jīng)過高壓電容器(30)降壓限流后的輸入進(jìn)一步進(jìn)行降壓、穩(wěn)壓，并轉(zhuǎn)換成計(jì)量處理各模塊所需要的工作電源電壓。電容式降壓電源后級(jí)電路有多種形式，如最簡單的并聯(lián)穩(wěn)壓電路。本實(shí)施例采用了一種能夠根據(jù)電路負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整高壓電容器分壓比的電源電路，既保證了重負(fù)載時(shí)的供電能力，又保證了輕負(fù)載時(shí)具有較小的靜態(tài)功耗，詳細(xì)技術(shù)信息見已公開專利申請(qǐng)文件(申請(qǐng)?zhí)?01010532364. 6，名稱一種從高壓電力線路獲取低壓電源的方法， 申請(qǐng)國中國，
公開日2011.4. 13)。通信接口的功能是通過串行通信口與光纖收發(fā)器或其他通信介質(zhì)聯(lián)系，通過約定的通信協(xié)議完成相互間的數(shù)據(jù)通信，以將電能信息傳遞出去。本實(shí)施例中配置了一對(duì)光纖通信接口，用于多個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置間通信，另外還設(shè)置了通用通信接口與電能遠(yuǎn)傳系統(tǒng)間通信。c.高壓電容器30的高壓電容器第二電極32與計(jì)量處理及電源電路50中的電源電路M連接。d.電流互感器的二次輸出端13與計(jì)量處理及電源電路50中的電能計(jì)量電路51 連接。e.計(jì)量處理及電源電路50還與第一接線端1和光纖通信收發(fā)器60連接。f.高壓分壓器20位于高壓熔斷器40側(cè)面，并且高壓分壓器的高壓分壓器第一電極21靠近高壓熔斷器40 ；高壓電容器位于高壓熔斷器40的頂端。g.計(jì)量處理及電源電路50周圍設(shè)置有金屬屏蔽體56 ；該金屬屏蔽體56靠近高壓分壓器20的高壓分壓器第二電極22，且分別與第一接線端1及高壓分壓器20的高壓分壓器第二電極22連接。該金屬屏蔽體開有多個(gè)通孔，通孔中有其他部分與計(jì)量處理及電源電路50相連接的電纜通過。h.如圖4所示，高壓分壓器20的高壓分壓器第一電極21和高壓分壓器第二電極 22各用一個(gè)尺寸為120mmX 70mm紫銅板，間距15mm，相互平行。高壓臂電阻器23為長、寬尺寸為100mmX25mm的片式電阻器，電阻值為50ΜΩ，其基片和蓋片都是由相同幾何尺寸和材質(zhì)的陶瓷材料制成。高壓臂電阻器電阻膜均勻地按蛇形圖案涂覆在陶瓷基片上；基片和蓋片將電阻膜密封在中間；高壓臂電阻器23傾斜放置于高壓分壓器第一電極21與高壓分壓器第二電極22之間，一側(cè)靠近高壓分壓器第一電極21，另一側(cè)靠近高壓分壓器第二電極 22，并且高壓臂電阻器23的幾何中心與兩個(gè)電極構(gòu)成的長方體的幾何中心重合。高壓臂電阻器23在電極垂直方向上的投影關(guān)于電極外邊沿對(duì)稱，具體說，高壓臂電阻器在電極垂直方向上的投影是一個(gè)長方形，電極也是長方形，投影的長方形在電極的長方形的中間位置， 這兩個(gè)長方形中心點(diǎn)重合。高壓臂電阻器23靠近高壓分壓器第一電極21 —側(cè)的引線就近與高壓分壓器第一電極21相連，靠近高壓分壓器第二電極22 —側(cè)的引線從靠近第二電極處開孔引出，連接到計(jì)量處理及電源電路50中的電能計(jì)量電路51。同時(shí)連接到低壓臂電阻器的一個(gè)引線端；低壓臂電阻器的另一個(gè)引線端連接到高壓分壓器第二電極22。本實(shí)施例中低壓臂電阻器設(shè)置在計(jì)量處理及電源電路板上，電阻值為6. 8 kQ。高壓電容器30需要根據(jù)不同的高壓線路電壓等級(jí)選用不同耐壓級(jí)別的電容器， 本實(shí)施例選用IOkv電力系統(tǒng)用高壓陶瓷柱狀電容器，容量為2500pF。高壓熔斷器40是IOkV電力系統(tǒng)用熔斷器，額定電壓IOkV，額定電流0. 2A。高壓熔斷器40中的高壓熔斷器第二電極42與高壓電容器30的高壓電容器第一電極31之間還以串聯(lián)方式連接有高壓阻尼電阻器70。電流互感器10的一次繞組有一個(gè)接線端12與第一接線端1連接。本實(shí)施例中電流互感器為一次繞組單匝穿心式互感器，黃銅棒穿過電流互感器作為一次繞組，黃銅棒的第一端即為接線端12，該接線端12與第一接線端1焊接作為電流出線端，黃銅棒的第二端作為電流進(jìn)線端11。電流互感器10的二次繞組引線13連接到計(jì)量處理及電源電路50中的電能計(jì)量電路51。殼體80包括環(huán)氧玻璃纖維絕緣管81、硅橡膠傘裙82、第一金屬法蘭83、第二金屬法蘭84 ；其中第一金屬法蘭83上還設(shè)置有金屬屏蔽板85 ；金屬屏蔽板85上開有通孔，并且與第一金屬法蘭83和第一接線端1連接。其中第一金屬法蘭83、第二金屬法蘭84設(shè)置在環(huán)氧玻璃纖維絕緣管81兩端，硅橡膠傘裙82設(shè)置于環(huán)氧玻璃纖維絕緣管81外表面；殼體 80內(nèi)部設(shè)置有高壓分壓器20、高壓電容器30、高壓熔斷器40。計(jì)量處理及電源電路50及金屬屏蔽體56設(shè)置于高壓分壓器20的高壓分壓器第二電極22及高壓電容器30的高壓電容器第二電極32的外側(cè)，環(huán)氧玻璃纖維絕緣管81的內(nèi)部。第一金屬法蘭外部還有金屬蓋板86，金屬蓋板86與第一接線端1連接。設(shè)置在第一金屬法蘭83內(nèi)部空腔的光纖收發(fā)器連接兩根光纖(一收一發(fā))，光纖經(jīng)過金屬屏蔽板85的通孔，沿環(huán)氧玻璃纖維絕緣管81的內(nèi)壁引到第二金屬法蘭處再引到裝置外部。在第一金屬法蘭83、金屬屏蔽板85、環(huán)氧玻璃纖維絕緣管81、第二金屬法蘭84內(nèi)部形成內(nèi)部空間內(nèi)填充硅橡膠絕緣材料90。硅橡膠絕緣材料90將高壓分壓器20、高壓電容器30、計(jì)量處理及電源電路50及其金屬屏蔽體56密封在其中。將上面所述的高壓電能計(jì)量裝置能夠完成單相高壓電能計(jì)量，亦稱為單相高壓電能計(jì)量裝置。實(shí)施例二如圖5所示，在本實(shí)施例中，有兩個(gè)如第一實(shí)施例所述的單相高壓電能計(jì)量裝置， 將其第二接線端2及第二金屬法蘭84連接背靠背地連接起來，引出第二接線端2分別連接電力系統(tǒng)的B相，兩個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置的電流進(jìn)線端11分別接電力系統(tǒng)的A相和C 相進(jìn)線端，兩個(gè)第一接線端1分別作為A相和C相的出線端接用電設(shè)備。兩個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置的光纖收發(fā)器通過兩根光纖相互連接，數(shù)據(jù)處理電路52通過光纖通信進(jìn)行兩個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置采集電能量的總加。另外設(shè)置有三個(gè)支撐絕緣子，一端分別固定兩個(gè)第一金屬法蘭83和背靠背的第二金屬法蘭84，另外一端固定在底座上。本實(shí)施例所述的高壓電能計(jì)量裝置以兩元件法進(jìn)行三相電能計(jì)量，適用于三相三線制高壓線路，屬于三相三線制高壓電能計(jì)量裝置。[0060]實(shí)施例三如圖6所示，在本實(shí)施例中，有三個(gè)如第一實(shí)施例所述的單相高壓電能計(jì)量裝置， 將其三個(gè)裝置第二接線端2相互連接起來并引出第三接線端3接電力系統(tǒng)的N相。電流互感器10采用貫穿式電流互感器，電力系統(tǒng)的A、B、C三相電纜首先分別穿過三個(gè)電流互感器 10的中間通孔，再與各自的第一接線端1連接，然后再連接到用電設(shè)備。另外設(shè)置底座，三個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置的第二金屬法蘭84分別固定底座上。三個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置的光纖收發(fā)器60分別通過兩根光纖采用環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相互連接，數(shù)據(jù)處理電路52通過光纖通信進(jìn)行三個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置采集電能量的總加。三個(gè)單相高壓電能計(jì)量裝置間的連接光纖在底座中走線。本實(shí)施例所述的高壓電能計(jì)量裝置以三元件法進(jìn)行三相電能計(jì)量，適用于三相四線制高壓線路，屬于三相四線制高壓電能計(jì)量裝置。如圖3，本實(shí)用新型的高壓分壓器采用一對(duì)相互平行的扁平金屬體電極之間充滿均勻絕緣介質(zhì)，在兩個(gè)電極之間施加電壓Utl，則兩電極之間的電場是一個(gè)電勢梯度由高壓電極到低壓電極線性降低的均勻電場Etl，其電場內(nèi)某點(diǎn)的電勢E1由該點(diǎn)到兩個(gè)電極之間的分布電容和絕緣介質(zhì)電阻分壓比決定，而在介質(zhì)材料電氣性能相同的前提下分布電容的容量和絕緣介質(zhì)電阻的電阻值都與距離成線性比例關(guān)系，即電場內(nèi)各點(diǎn)的電勢為E1=Cl1/ d0*E0O如果一個(gè)電阻值在電阻體長度方向上分布均勻的電阻器傾斜地放置于該電場中，并且兩端與兩個(gè)電極等電勢(低壓臂電阻器分壓極小，忽略不計(jì))，根據(jù)幾何原理可證明該電阻器某點(diǎn)位置上的分SU1=I1Zlc^Utl= Cl1Zd0^E0= E1,因此電阻器在該點(diǎn)上與周圍電場之間電勢相等，周圍的分布電容的電容電流及絕緣體的泄漏電流對(duì)電阻不產(chǎn)生分流，則不需要增加電阻器的電流來降低分布電容的電容電流及泄漏電流的影響，因此高壓臂電阻器的阻抗可以設(shè)計(jì)得很高。溫度對(duì)絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)及電阻率都有影響。如果電場中某點(diǎn)到兩個(gè)電極之間均勻絕緣介質(zhì)的溫度是相同的，則E1=Cl1Mci^ci關(guān)系成立，溫度因素的影響被抵消，可獲得較低的溫度系數(shù)。但如果溫度不同，則E1=Cl1Alc^ci不再成立，將產(chǎn)生較大的溫度影響。因此減少各點(diǎn)點(diǎn)與兩電極之間的溫度差將有效地降低溫度影響。本實(shí)用新型中由于高壓臂電阻器是以較小的夾角傾斜放置于兩個(gè)電極之間，電阻上各點(diǎn)與兩平行電極距離較近，兩者之間的溫差較小，因此能獲得較高的溫度穩(wěn)定性。而已有技術(shù)中的圓柱形結(jié)構(gòu)，電極是在電阻器的兩端，距離較遠(yuǎn)，兩者之間的溫差難以減小，因此難以獲得較高的溫度穩(wěn)定性。電阻器傾斜放置于電場中，片式電阻器由于電阻膜蛇形排列，且橫截面中心線與電極平行，電阻器上的電壓梯度在長度方向上成單調(diào)趨勢，可以提高電阻膜上各點(diǎn)電壓與電場電勢的一致性，從而可以減小電容電流和泄漏電流；而圓柱形電阻器由于電阻膜呈圓周排列，電壓梯度在軸線方向上不能形成單調(diào)趨勢，電阻膜上各點(diǎn)電壓與各點(diǎn)電場電勢不一致，存在較大電勢差，造成較大電容電流和泄漏電流，降低了溫度穩(wěn)定性。作為電阻膜的載體，電阻器基片不可缺少，但由于其介電常數(shù)與電極間填充的絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)難以保持一致，它使得電阻器相對(duì)兩個(gè)電極間的絕緣介質(zhì)不一致，對(duì)電場分布的將產(chǎn)生不利影響。如在電阻膜上方對(duì)稱地加裝一個(gè)材質(zhì)和電氣性能相同的蓋片， 使得電阻器兩面的絕緣介質(zhì)電氣性能保持一致，將抵消這個(gè)不利影響。相互平行的高、低壓電極所產(chǎn)生均勻電場的范圍應(yīng)大于高壓臂電阻器的安裝范圍，這樣才能保證高壓臂電阻器工作于均勻電場中，上述的關(guān)系才成立。因此高壓臂電阻器電阻膜在電極平面垂直方向上投影的外邊沿距離電極平面外邊沿的距離越大效果越好，原則上不小于兩個(gè)電極之間距離的一半。 電極間可以填充多種絕緣介質(zhì)，其中硅橡膠絕緣材料因具有耐高壓、氣候適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，是一個(gè)較好的選擇。
權(quán)利要求1.一種高壓電能計(jì)量裝置，包括帶有第一接線端(1)和第二接線端(2)的殼體(80)，在殼體(80)中設(shè)置有計(jì)量處理及電源電路(50)，計(jì)量處理及電源電路(50)包括電能計(jì)量電路(51)和電源電路(54)，其特征在于在殼體(80)中還設(shè)置有高壓分壓器(20)，所述的高壓分壓器(20)包括互相平行設(shè)置的高壓分壓器第一電極(21)和高壓分壓器第二電極(22)，片式的高壓臂電阻器(23)傾斜放置于高壓分壓器第一電極(21)和高壓分壓器第二電極(22)之間，高壓臂電阻器(23) — 端靠近高壓分壓器第一電極(21)，另一端靠近高壓分壓器第二電極(22)，且高壓臂電阻器 (23)與高壓分壓器第一、第二電極之間的夾角小于30度，高壓臂電阻器(23)靠近高壓分壓器第一電極(21) —端的引線連接高壓分壓器第一電極(21)，靠近高壓分壓器第二電極 (22) 一側(cè)的引線從高壓分壓器第二電極(22)附近引出連接到所述的電能計(jì)量電路(51)， 高壓臂電阻器(23)的高壓臂電阻器電阻膜在高壓分壓器第一電極(21)和高壓分壓器第二電極(22)上與高壓分壓器第一電極(21)和高壓分壓器第二電極(22)垂直方向上的投影在所投影的電極平面范圍之內(nèi)；高壓分壓器第一電極(21)和高壓分壓器第二電極(22)之間及高壓臂電阻器(23)周圍填充絕緣介質(zhì)(90);第一接線端(1)與高壓分壓器第二電極(22) 連接；在高壓分壓器(20)側(cè)面設(shè)置有高壓熔斷器(40)，在高壓熔斷器(40)頂端設(shè)置有高壓電容器(30)，高壓熔斷器(40)的高壓熔斷器第一電極(41)與所述的第二接線端(2)連接， 高壓熔斷器第二電極(42)分別與高壓電容器(30)的高壓電容器第一電極(31)及高壓分壓器第一電極(21)連接，高壓電容器(30)的高壓電容器第二電極(32)與所述的電源電路 ( )連接；還包括安裝于殼體(80)上端的電流互感器(10)，電流互感器(10)的二次輸出端(13) 與所述的電能計(jì)量電路(51)連接；計(jì)量處理及電源電路(50 )還連接有光纖通信收發(fā)器(60 )。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓電能計(jì)量裝置，其特征在于計(jì)量處理及電源電路(50)周圍設(shè)置有金屬屏蔽體(56)，該金屬屏蔽體(56)與第一接線端(1)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓電能計(jì)量裝置，其特征在于在高壓分壓器(20)、高壓電容器(30)、計(jì)量處理及電源電路(50)與殼體(80)內(nèi)壁之間的空間內(nèi)填充有絕緣材料(90)。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓電能計(jì)量裝置，其特征在于所述的絕緣材料(90)為硅橡膠。
5.如權(quán)利要求1所述的高壓電能計(jì)量裝置，其特征在于所述的高壓熔斷器第二電極 (42)與所述的高壓電容器第一電極(31)之間還以串聯(lián)方式連接有高壓阻尼電阻器(70)。
6.如權(quán)利要求1所述的高壓電能計(jì)量裝置，其特征在于高壓電容器(30)是額定工作電壓不低于IOkV的電力系統(tǒng)用高壓陶瓷電容器，高壓熔斷器(40)是額定電壓不低于10kV， 額定電流不大于IA的電力系統(tǒng)用高壓熔斷器。
7.如權(quán)利要求1所述的高壓電能計(jì)量裝置，其特征在于電流互感器(10)的一次繞組帶有一個(gè)與第一接線端(1)連接的接線端(12)。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的高壓電能計(jì)量裝置，其特征在于 殼體(80)包括帶有硅橡膠傘裙(82)的環(huán)氧玻璃纖維絕緣管(81)，在環(huán)氧玻璃纖維絕緣管 (81)的上下兩端分別安裝有第一金屬法蘭(83)和第二金屬法蘭(84)；其中第一金屬法蘭(83)上還設(shè)置有開有通孔的金屬屏蔽板(85)，并且金屬屏蔽板(85)分別與第一金屬法蘭 (83)和第一接線端(1)連接。
專利摘要本實(shí)用新型是一種高壓電能計(jì)量裝置；電阻式高壓分壓器有兩個(gè)互相平行設(shè)置的平板電極，兩個(gè)電極之間傾斜地放置安裝有片式高壓臂電阻器，高壓臂電阻器與電極之間的夾角小于30度；電容降壓式電源電路中串聯(lián)有高壓陶瓷電容器、高壓熔斷器和高壓阻尼電阻器；高壓分壓器設(shè)置在高壓熔斷器側(cè)面，高壓電容器設(shè)置在高壓熔斷器端部；前述部件用硅橡膠封裝在圓柱形殼體中。裝置具有高精度、高溫度穩(wěn)定性、低功耗、體積小、使用安全的優(yōu)點(diǎn)，適用于6kV~35kV單相、三相三線、三相四線制高壓電力線路電能計(jì)量。
文檔編號(hào)G01R11/40GK202182910SQ201120289978
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
發(fā)明者鄧文棟 申請(qǐng)人:煙臺(tái)東方威思頓電氣有限公司