本發(fā)明涉及高電壓測量技術(shù)領域，具體涉及一種基于標準電容器的兩用型分壓器。

背景技術(shù)：

工頻電壓和沖擊電壓的測量裝置一般為電壓分壓器。在試驗過程中將需要測量高電壓轉(zhuǎn)換成可供二次測量裝置測量的低壓信號。由于工頻電壓為持續(xù)電壓，周期長、頻率低，對分壓器的頻率響應要求低，因此工頻分壓器一般為純電容分壓器，一般不吸收有功能量。沖擊分壓器為測量雷電全波或操作全波的分壓器，電壓波形為頻率高的間歇性沖擊波，能量較小但要求分壓器的頻率響應非常好，因此沖擊分壓器一般為阻容分壓器，高壓臂內(nèi)的阻尼電阻用于阻尼高壓引線上帶來的振蕩。圖1為目前阻容分壓器高壓臂的原理示意圖，高壓臂由電阻電容串聯(lián)組成，電容使用油紙絕緣的脈沖電容器、電阻為雙線并繞的無感電阻，由于波形波前階段為電容分壓器，波尾階段主要為電阻分壓，因此電容和電阻的耐壓設計基本相同。目前高壓臂的電容量一般為400pF，電容分壓器易受雜散電容的影響，另外油紙絕緣的脈沖電容器的電容量穩(wěn)定性不好，介損較大。低壓臂電容一般使用集中電容(薄膜電容或云母電容)，電纜輸入端進行波阻抗匹配設計。由于高低壓臂的介質(zhì)不同，其溫度系數(shù)和電壓系數(shù)也不相同，刻度因數(shù)的波動較大，一般只能保證3％的準確度，線性度無法保證，不能用于作為標準分壓器測量暫態(tài)信號。

因此，需要提供一種新型結(jié)構(gòu)的電容分壓器，即可測量工頻電壓、也可測量沖擊電壓信號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種基于標準電容器的兩用型分壓器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

所述分壓器包括阻尼電阻、高壓導桿，以及按照同軸布置在金屬接地外筒內(nèi)的高壓電極、低壓電極、接地電極和屏蔽電極；

所述低壓電極、接地電極和屏蔽電極依次設置在高壓電極的外側(cè)；

所述阻尼電阻一端與高壓引線連接，另一端與高壓導桿連接；所述高壓導桿與高壓電極連接。

優(yōu)選的，所述高壓導桿設置在高壓套管內(nèi)；鄰近所述阻尼電阻一端的高壓套管上設置有均壓環(huán)；

優(yōu)選的，所述高壓電極與低壓電極之間產(chǎn)生的電容為所述分壓器的高壓臂電容；所述低壓電極與接地電極之間產(chǎn)生的電容為所述分壓器的低壓臂電容；

優(yōu)選的，所述接地電極由多個鋁箔片疊層布置組成；相鄰所述鋁箔片之間設有一層電容薄膜；

所述鋁箔片的一端與所述低壓電極連接，另一端與金屬接地外筒連接；

優(yōu)選的，通過調(diào)整所述電容薄膜的面積和鋁箔片的疊層數(shù)量，改變所述分壓器中低壓臂電容的電容量，從而改變所述分壓器的分壓比；

優(yōu)選的，所述高壓電極與低壓電極之間的絕緣介質(zhì)為SF₆氣體；所述低壓電極與接地電極之間的絕緣介質(zhì)為SF₆氣體；

優(yōu)選的，所述分壓器的屏蔽電極，用于均勻金屬接地外筒的邊緣電場，保持高壓臂電容量穩(wěn)定；

優(yōu)選的，所述高壓電極、低壓電極、接地電極和屏蔽電極均為同心的圓環(huán)電極，每個圓環(huán)電極的邊緣為圓弧形狀，以減少電場的畸變程度；

優(yōu)選的，所述分壓器還包括安裝在出線盒子內(nèi)的數(shù)據(jù)采集單元和無線發(fā)射單元；所述出線盒子設置所述金屬接地外筒的外部；

所述數(shù)據(jù)采集單元，用于采集所述分壓器中低壓臂電容兩端的電壓信號；

所述無線發(fā)射單元，用于傳輸數(shù)據(jù)采集單元輸出的數(shù)字電壓信號。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是：

1、本發(fā)明技術(shù)方案中，高壓臂電容和低壓臂電容為同軸結(jié)構(gòu)，高壓臂電容為平板電容，使得在測量工頻電壓的場強保持一致；

2、本發(fā)明技術(shù)方案中，采用屏蔽電極保證高壓臂電容不會受到周圍帶電物體的影響；

3、本發(fā)明技術(shù)方案中，絕緣介質(zhì)采用SF₆氣體，使得電容量不會隨作用電壓的幅值和頻率變化，能夠更加穩(wěn)定的測量沖擊電壓信號；

4、本發(fā)明技術(shù)方案中，采用高壓導桿作為分壓器內(nèi)部的高壓引線，減小了引線的雜散電感；

5、本發(fā)明提供的一種基于標準電容器的兩用型分壓器，采用低電感結(jié)構(gòu)，減少了分壓器回路的雜散電感，從而能夠準確測量沖擊電壓和工頻電壓。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。

圖1：電容分壓器高壓臂原理圖；

圖2：本發(fā)明實施例中基于標準電容器的兩用型分壓器結(jié)構(gòu)圖；

圖3：本發(fā)明實施例中基于標準電容器的兩用型分壓器原理圖；

圖4：本發(fā)明實施例中基于標準電容器的兩用型分壓器的低壓電容原理圖；

其中，1：阻尼電阻；2：上法蘭盤；3：均壓環(huán)；4：高壓導桿；5：高壓套管；6：金屬接地外筒；7：屏蔽電極；8：電容薄膜；9：接地電極；10：低壓電極；11：高壓電極；12：數(shù)據(jù)采集單元和無線發(fā)射裝置；13：出線盒子；14：底座；15：鋁箔片；16：電容薄膜。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明提供的一種基于標準電容器的兩用型分壓器，其主體結(jié)構(gòu)基于標準電容器，可以實現(xiàn)對工頻電壓和沖擊電壓信號的測量。該兩用型分壓器的原理如圖2所示，阻尼電阻1的一端與高壓引線連接，另一端依次與高壓電容C₁和低壓電容C₂連接，低壓電容C₂兩端連接有數(shù)據(jù)采集單元；其中，

阻尼電阻R_d，用于阻尼高壓引線、高壓電容C₁和低壓電容C₂引起的振蕩。

數(shù)據(jù)采集單元，用于采集低壓電容C₂兩端的電壓信號。

本發(fā)明中基于標準電容器的兩用型分壓器的實施例如圖3所示，具體為：

該分壓器包括阻尼電阻1、高壓導桿4、數(shù)據(jù)采集單元和無線發(fā)射單元，以及按照同軸布置在金屬接地外筒6內(nèi)的高壓電極11、低壓電極10、接地電極9和屏蔽電極7。其中，

①：低壓電極10、接地電極9和屏蔽電極7依次設置在高壓電極11的外側(cè)；

②：阻尼電阻1一端與高壓引線連接，另一端與高壓導桿4連接；

③：高壓電極11、低壓電極10、接地電極9和屏蔽電極7均為同心的圓環(huán)電極，每個圓 環(huán)電極的邊緣為圓弧形狀，以減少電場的畸變程度。

1、高壓導桿

高壓導桿4與高壓電極11連接，且高壓導桿4設置在高壓套管5內(nèi)。本實施例中高壓導桿為正立式結(jié)構(gòu)，高壓套管5用于保證高壓導桿4與金屬接地外筒6之間不發(fā)生放電。

鄰近阻尼電阻1一端/側(cè)的高壓套管5上設置有均壓環(huán)。

2、分壓器的高壓臂電容和低壓臂電容

高壓臂電容為高壓電極與低壓電極之間產(chǎn)生的電容，低壓臂電容為低壓電極與接地電極之間產(chǎn)生的電容，其中，

高壓電極和低壓電極之間為均勻電場，絕緣介質(zhì)為5個大氣壓的SF₆氣體，同時低壓電極與接地電極之間的絕緣介質(zhì)也為5個大氣壓的SF₆氣體，從而可以增大絕緣強度，減小間隙距離。

3、接地電極

如圖4所示，接地電極由多個鋁箔片疊層布置組成；每個鋁箔片上均設置有一層電容薄膜。鋁箔片的一端與低壓電極連接，另一端與金屬接地外筒連接。

本實施例中通過調(diào)整電容薄膜的面積和鋁箔片的疊層數(shù)量，改變分壓器中低壓臂電容的電容量，從而改變分壓器的分壓比。

4、屏蔽電極

該屏蔽電極，用于均勻金屬接地外筒的邊緣電場，保持高壓臂電容量穩(wěn)定，即保證高壓臂電容的穩(wěn)定性和電壓系數(shù)。

5、數(shù)據(jù)采集單元和無線發(fā)射單元

數(shù)據(jù)采集單元和無線發(fā)射單元安裝在出線盒子內(nèi)，出線盒子設置金屬接地外筒6的外部。

數(shù)據(jù)采集單元，用于采集分壓器中低壓臂電容兩端的電壓信號，并將該電壓信號由模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，即數(shù)字電壓信號；

無線發(fā)射單元，用于傳輸數(shù)據(jù)采集單元輸出的數(shù)字電壓信號。

本實施例中，數(shù)據(jù)采集單元與分壓器的低壓臂距離非常近，便于技術(shù)人員處理阻抗匹配問題，同時由于數(shù)據(jù)采集單元設置在出線盒子內(nèi)與分壓器主體機構(gòu)集于一體，從而不需要射頻同軸電纜，不存在地電位抬升對數(shù)據(jù)采集單元的影響。

本實施例中，數(shù)據(jù)采集單元的輸出電壓在10V以下，低壓臂電容量較大，因此需要多層電容并聯(lián)組成。

最后應當說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。 基于本申請中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。