本实用新型涉及电力系统领域,具体涉及一种高压无感冲击电阻分压器。
背景技术:
冲击高电压的测量方法有很多种,冲击分压器是较为常用的测量设备,可分为电阻分压器、电容分压器和阻容分压器。电阻分压器与稳态下的分压器基本原理相似,但由于有动态特性的要求,它应尽可能做成接近是无感的。电阻分压器的阻值也远比稳态电压下所应用的分压器为小,由于热容量的限制,它的极限电压是2MV,而且只用它来测量雷电冲击电压。
电工界所用的电阻分压器,通常是采用优质电阻丝无感绕成,图1所示的是无感电阻绕法的示意图。目前多采用康铜丝或卡玛丝按图1中(a),(b)所示的方法绕在塑料管上或者以电阻丝作纬线,玻璃丝作经线编织成带状,再把此电阻带裹在绝缘筒上如图1中(c)方法。图1中(a)所示为双线双层反向绕法,是用电阻丝在绝缘筒上以螺旋间绕第一层(内层),包扎绝缘层后再以反方向螺旋间绕第二层(外层),包扎绝缘层后浸渍绝缘漆制成。残余电感的大小与绕法有很大的关系,匝间距离越小,残余电感越小。为了减少电感,要求在满足阻值及限制温升的前提下,电阻丝应尽可能短。它的绕制方法与冲击电压发生器的波前电阻等基本上相同。所谓无感绕法实际上还是存在电感的,残余电感的大小,决定于流过相反方向电流的相邻两根电阻丝的靠近程度。在匝间绝缘允许的条件下,匝间距离应尽可能减小。如采用包绝缘漆的电阻丝,可以绕得很密。若把电阻浸在绝缘油里,不仅可以减小匝间距离,而且可增大热容量、提高电晕其实电压,从而缩小电阻体的尺寸。冲击电阻分压器的典型阻值是10kΩ,最好不超过 20kΩ,最小不低于2kΩ。研制工作表明较高压<2kΩ的分压器,容易在阶跃响应上产生高的过冲。分压器的总高度决定于工作电压,即保证在额定工作电压下不发生闪络。电阻丝的直径按它的阻值及通过的冲击电流峰值及波形来决定,即由散耗的电能所达到的温升来决定。一般所用的绝缘结构材料允许温升后到达150℃。冲击试验时连续多次的,每次过程是极其短暂的,可按绝热过程来考虑。如考虑每分钟作用2-3次冲击电压,则须考虑冲击多次后温度会累计上升。在保守的考虑情况下,可把在额定电压作用下的一次冲击温升限制至50℃,允许每克电阻丝在每次冲击时消耗能量20J。若考虑很少应用在额定电压下,则温升的限制值可以适当提高。
讫今为止,减小冲击电压分压器的测量误差主要在于靠改变分压器高压端或高压臂的结构来达到预期的效果。
技术实现要素:
鉴于现有技术的以上问题,本实用新型提供一种高压无感冲击电阻分压器,能够除高消压臂的杂散电感,减小分压器低压臂杂散电感,使冲击电压输出波形得到明显改善。
为实现以上目的,本实用新型采取了以下的技术方案:
一种高压无感冲击电阻分压器,包括装配在绝缘筒内的低压臂、设置于低压臂上的高压臂、连接于该高压无感冲击电阻分压器输出端的匹配阻抗,及设置于高压臂顶部的均压环。
所述低压臂包括圆形低压导电板及均匀排列于所述圆形低压导电板周围的低压臂分压电阻,所述圆形低压导电板与低压臂分压电阻形成鼠笼结构。
所述匹配阻抗设置于所述鼠笼结构内。
所述高压臂包括多节高压臂单元,所述高压臂单元包括无感厚膜高压电阻,所述多节高压臂单元依次堆叠。
所述无感厚膜高压电阻为含有钌、钯元素的无感厚膜高压电阻,阻值精度为0.5%,温度系数为10ppm/℃,外层设置有高温硅树脂层。
所述低压臂分压电阻为含有钌、钯元素的无感厚膜分压电阻,阻值精度为 0.5%,温度系数为10ppm/℃,外层设置有高温硅树脂层。
所述匹配阻抗为含有钌、钯元素的无感厚膜匹配阻抗,阻值精度为0.5%,温度系数为10ppm/℃,外层设置有高温硅树脂层。
本实用新型的有益效果是:
本实用新型的高压无感冲击电阻分压器可以明显减小杂散电感,改善冲击电压的输出波形。
附图说明
图1为现有技术无感电阻绕法的示意图。
图2为本实用新型高压无感冲击电阻分压器原理图。
图3为本实用新型实施例中高压无感冲击电阻分压器结构示意图。
图4为本实用新型实施例中高压臂结构示意图。
图5为本实用新型实施例中低压臂结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的内容做进一步详细说明。
实施例:
如图2-图5所示,本实施例中的高压无感冲击电压分压器主要由高压臂10、低压臂20和绝缘筒等组成,额定分压比为2000:1,一次额定电压为1200kV,二次额定电压为6V,方波响应时间<5ns。
高压臂10的总阻值R1为19.2kΩ,由4节高压臂单元11首尾相接,依次堆叠构成,每节高压臂单元11电阻阻值为4.8kΩ。
高压臂单元11包括含有钌、钯等元素的无感厚膜高压电阻R11,阻值精度为0.5%,温度系数为10ppm/℃,电阻外层涂有高温硅树脂层。无感厚膜高压电阻R11套设于高压臂单元的骨架111内,高压臂单元骨架外部套设有电阻外管112,无感厚膜高压电阻两端设置电阻端头113,电阻端头113上设有电阻压板 114,电阻压板114外面设置有电阻外端盖115。采用无感厚膜高压电阻R11后能够消除以往利用无感绕制方法制成的电阻分压器所产生的残余杂散电感。
低压臂20安装在底座30上,其总阻值R2为10Ω,由10个低压臂分压电阻R21在低压臂的圆形低压导电板22的周边均匀排列构成,形成鼠笼结构。每个低压臂分压电阻R21通过电阻支撑管221均匀排列在圆形低压导电板22的周边,鼠笼结构上下两端为低压臂管端头23。每个低压臂分压电阻R21阻值为100 Ω,采用高压臂同款材料制成,低压臂分压电阻为含有钌、钯元素的无感厚膜分压电阻,阻值精度为0.5%,温度系数为10ppm/℃,外层设置有高温硅树脂层。多个低压臂分压电阻按照圆周均匀排列可以明显减小杂散电感。
为把分压器的输出转换成适于数字存储示波器测量的信号并防止信号在电缆中发生折反射,在分压器输出端和数字测量示波器之间装有设计电阻值为45 Ω的匹配阻抗R3。为了使低压臂20和匹配阻抗R3具有相同的电气特性,匹配阻抗R3采用了与低压臂相同的材料和方法制造,匹配阻抗R3为含有钌、钯元素的无感厚膜匹配阻抗,阻值精度为0.5%,温度系数为10ppm/℃,外层设置有高温硅树脂层。为了进一步降低电感和屏蔽电磁干扰,匹配电阻居于鼠笼结构 23内,然后将低压臂20装配在自制的良好接地的做为绝缘筒30的钢筒内,以屏蔽高压电磁暂态过程造成的电磁干扰。
在高压臂顶部加装直径为0.625m的均压环40,用于补偿分压器本体对地杂散电容。由于高压臂采用无感厚膜高压电阻,电场分布均匀,高压臂对地的杂散电容较小,均压环40无需按照经验值设计(即1.452m,经验值为分压器高度的60%)。
本实用新型的高压无感冲击电阻分压器可以明显减小杂散电感,改善冲击电压的输出波形。
上列详细说明是针对本实用新型可行实施例的具体说明,该实施例并非用以限制本实用新型的专利范围,凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更,均应包含于本案的专利范围中。