RU166006U1

RU166006U1 - HIGH VOLTAGE MEASURING VOLTAGE CONVERTER

Info

Publication number: RU166006U1
Application number: RU2016114364/28U
Authority: RU
Inventors: Владимир Дмитриевич Лебедев; Андрей Анатольевич Яблоков; Дмитрий Антониевич Лебедев; Алексей Владимирович Наумов
Priority date: 2016-04-13
Filing date: 2016-04-13
Publication date: 2016-11-10

Abstract

Высоковольтный измерительный преобразователь напряжения, содержащий резистивный делитель напряжения, состоящий из высоковольтного плеча и низковольтного плеча, помещенный в изолятор и залитый твердотельным диэлектриком, причем низковольтное плечо выполнено в виде резистора, а высоковольтное плечо выполнено в виде цепочки из нескольких последовательно соединенных резисторов, при этом первый вывод высоковольтного плеча подключен к высокому потенциалу, второй вывод высоковольтного плеча подключен к первому выводу низковольтного плеча, а второй вывод низковольтного плеча подключен к нулевому потенциалу, отличающийся тем, что дополнительно содержит два экранных кольца, установленных коаксиально оси изолятора в его верхней части, находящиеся под потенциалом высоковольтного проводника, при этом резисторы делителя напряжения расположены на внутренней поверхности изолятора по спирали на эквипотенциалях электромагнитного поля.A high voltage voltage transducer comprising a resistive voltage divider, consisting of a high voltage arm and a low voltage arm, placed in an insulator and filled with a solid-state dielectric, the low voltage arm is made in the form of a resistor, and the high voltage arm is made in the form of a chain of several series-connected resistors, the first the output of the high voltage arm is connected to a high potential, the second output of the high voltage arm is connected to the first output of the low voltage pl cha, and the second terminal of the low-voltage arm is connected to zero potential, characterized in that it additionally contains two screen rings mounted coaxially to the axis of the insulator in its upper part, located under the potential of the high-voltage conductor, while the voltage divider resistors are located on the inner surface of the insulator in a spiral equipotentials of the electromagnetic field.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерительным устройствам постоянного и переменного напряжений.The utility model relates to measuring equipment, in particular to measuring devices of constant and alternating voltage.

Известен высоковольтный делитель напряжения (Патент на изобретение РФ № 2026555, МПК G01P 15/00, 1991 г. ), принятый за прототип, содержащий низковольтное плечо, выполненное в виде параллельно включенных резистора и конденсатора, коаксиальный экран и высоковольтное плечо, выполненное в виде цепочки из п последовательно соединенных резисторов, первый вывод которой подключен к высокому потенциалу, второй вывод цепочки соединен с первым выводом низковольтного плеча, второй вывод которого подключен к нулевому потенциалу, коаксиальный экран подключен к точке соединения высоковольтного и низковольтного плеч, причем емкость цилиндрического конденсатора, образованного резистивной цепочкой высоковольтного плеча и коаксиальным экраном, является входной емкостью высоковольтного плеча.Known high-voltage voltage divider (Patent for the invention of the Russian Federation No. 2026555, IPC G01P 15/00, 1991), adopted as a prototype containing a low voltage arm, made in the form of a parallel connected resistor and capacitor, a coaxial screen and a high voltage arm, made in the form of a chain of n series-connected resistors, the first terminal of which is connected to a high potential, the second terminal of the chain is connected to the first terminal of a low-voltage arm, the second terminal of which is connected to a zero potential, the coaxial screen is connected to the junction point of the high-voltage and low-voltage arms, the capacitance of a cylindrical capacitor formed by the resistive circuit of the high-voltage arm and a coaxial screen is the input capacitance of the high-voltage arm.

Недостатком указанного устройства является недостаточная точность измерения напряжения ввиду значительного влияния внешних электромагнитных полей на результаты измерений.The disadvantage of this device is the lack of accuracy of voltage measurement due to the significant influence of external electromagnetic fields on the measurement results.

Технический результат заключается в повышении точности измерения напряжения.The technical result is to increase the accuracy of voltage measurement.

Технический результат достигается тем, что высоковольтный измерительный преобразователь напряжения, содержащий резистивный делитель напряжения, состоящий из высоковольтного плеча и низковольтного плеча, помещенный в изолятор и залитый твердотельным диэлектриком, при чем низковольтное плече выполнено в виде резистора, а высоковольтное плече выполнено в виде цепочки из нескольких последовательно соединенных резисторов, при этом первый вывод высоковольтного плеча подключен к высокому потенциалу, второй вывод высоковольтного плеча подключен к первому выводу низковольтного плеча, а второй вывод низковольтного плеча подключен к нулевому потенциалу, дополнительно содержит два экранных кольца установленных коаксиально оси изолятора в его верхней части, находящиеся под потенциалом высоковольтного проводника, при этом резисторы делителя напряжения расположены на внутренней поверхности изолятора по спирали на эквипотенциалях электромагнитного поля.The technical result is achieved by the fact that a high-voltage voltage transducer comprising a resistive voltage divider, consisting of a high-voltage arm and a low-voltage arm, placed in an insulator and filled with a solid-state dielectric, wherein the low-voltage arm is made in the form of a resistor, and the high-voltage arm is made in the form of a chain of several series-connected resistors, with the first terminal of the high voltage arm connected to a high potential, the second terminal of the high voltage arm n It is connected to the first output of the low-voltage arm, and the second output of the low-voltage arm is connected to the zero potential, additionally contains two screen rings mounted coaxially to the axis of the insulator in its upper part, located under the potential of the high-voltage conductor, while the voltage divider resistors are located on the inner surface of the insulator in a spiral equipotentials of the electromagnetic field.

На фиг. 1 приведена конструкция высоковольтного измерительного преобразователя напряжения.In FIG. 1 shows the design of a high voltage voltage transducer.

На фиг. 1 использованы следующие обозначения: верхний фланец 1, изоляционная покрышка 2, стеклотекстолитовая труба 3, резистивный делитель напряжения 4, нижний фланец 5, первое экранное кольцо 6, второе экранное кольцо 7, твердотельный диэлектрик 8.In FIG. 1, the following notation is used: upper flange 1, insulating cover 2, fiberglass pipe 3, resistive voltage divider 4, lower flange 5, first shield ring 6, second shield ring 7, solid dielectric 8.

Высоковольтный измерительный преобразователь напряжения, показанный на фиг. 1, содержит резистивный делитель напряжения 4, помещенный в изолятор, состоящий из верхнего фланца 1, изоляционной покрышки 2, стеклотекстолитовой трубы 3 и нижнего фланца 5, и залитый твердотельным диэлектриком 8. Резисторы делителя напряжения 4 расположены на внутренней поверхности изолятора (стеклотекстолитовой трубы 3) по спирали на эквипотенциалях электромагнитного поля. Такое размещение позволяет уменьшить величину саморазогрева резисторов при протекании по ним электрического тока (за счет уменьшения теплового сопротивления), что позволяет в свою очередь использовать резисторы меньшего сопротивления. При использовании резисторов с меньшим сопротивлением увеличивается величина электрического тока, протекающего через резисторы, а соответственно, влияние на него емкостных токов уменьшается (увеличивается отношение тока через резисторы к емкостным токам), также уменьшается и влияние внешнего электромагнитного поля на результаты измерения. Расположение резисторов на внутренней поверхности изолятора по спирали на эквипотенциалях электромагнитного поля позволяет уменьшить величину емкостных токов, а соответственно, увеличить точность измерения напряжения. В верхней части изолятора располагаются первое экранное кольцо 6 и второе экранное кольцо 7, установленные коаксиально его оси и находящиеся под потенциалом высоковольтного проводника. Экранные кольца 6 и 7 предназначены для выравнивания распределения потенциала внутри высоковольтного измерительного преобразователя напряжения, что позволяет уменьшить величину емкостных токов, влияющих на точность измерения напряжения резистивным делителем и влияние внешних электромагнитных полей. Радиусы экранных колец 6 и 7 выбираются по условию максимального выравнивания распределения потенциалов. Исследования, выполненные на трехмерных математических моделях с распределенными параметрами, показывают, что при установке экранных колец, неравномерное распределение резисторов по внешней поверхности изолятора фазовая погрешность измерения переменного напряжения снижается более чем в три раза.The high voltage voltage transmitter shown in FIG. 1, contains a resistive voltage divider 4, placed in an insulator consisting of an upper flange 1, an insulating cover 2, fiberglass pipe 3 and a lower flange 5, and filled with a solid-state dielectric 8. Resistors of the voltage divider 4 are located on the inner surface of the insulator (fiberglass pipe 3) in a spiral at equipotentials of the electromagnetic field. This arrangement allows you to reduce the value of self-heating of the resistors when an electric current flows through them (due to a decrease in thermal resistance), which in turn allows the use of resistors of lower resistance. When using resistors with lower resistance, the magnitude of the electric current flowing through the resistors increases, and accordingly, the influence of capacitive currents on it decreases (the ratio of the current through the resistors to capacitive currents increases), and the effect of the external electromagnetic field on the measurement results also decreases. The location of the resistors on the inner surface of the insulator in a spiral at equipotentials of the electromagnetic field can reduce the value of capacitive currents, and accordingly, increase the accuracy of voltage measurement. In the upper part of the insulator are the first screen ring 6 and the second screen ring 7, mounted coaxially to its axis and under the potential of the high-voltage conductor. Screen rings 6 and 7 are designed to equalize the potential distribution inside the high-voltage voltage measuring transducer, which reduces the value of capacitive currents that affect the accuracy of voltage measurements by the resistive divider and the influence of external electromagnetic fields. The radii of the screen rings 6 and 7 are selected according to the condition of maximum equalization of the potential distribution. Studies performed on three-dimensional mathematical models with distributed parameters show that when installing screen rings, the uneven distribution of resistors on the outer surface of the insulator, the phase error in measuring AC voltage decreases by more than three times.

Высоковольтный измерительный преобразователь напряжения работает следующим образом. При подаче высокого потенциала на первый вход высоковольтного плеча резистивного делителя напряжения 4, первое экранное кольцо 6 и второе экранное кольцо 7, на низковольтном плече наблюдается падение напряжения. Данное падение напряжения подается на устройства потребители информации (релейная защита и автоматика, автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учета электроэнергии).High voltage measuring voltage Converter operates as follows. When high potential is applied to the first input of the high voltage arm of the resistive voltage divider 4, the first shield ring 6 and the second shield ring 7, a voltage drop is observed on the low voltage arm. This voltage drop is fed to information consumers devices (relay protection and automation, automated information and measurement systems for commercial electricity metering).

Таким образом, применение заявляемого технического решения обеспечивает повышение точности измерения напряжения.Thus, the application of the claimed technical solution provides improved accuracy of voltage measurement.

Claims

A high voltage voltage transducer comprising a resistive voltage divider, consisting of a high voltage arm and a low voltage arm, placed in an insulator and filled with a solid-state dielectric, the low voltage arm is made in the form of a resistor, and the high voltage arm is made in the form of a chain of several series-connected resistors, the first the output of the high voltage arm is connected to a high potential, the second output of the high voltage arm is connected to the first output of the low voltage pl cha, and the second terminal of the low-voltage arm is connected to zero potential, characterized in that it additionally contains two screen rings mounted coaxially to the axis of the insulator in its upper part, located under the potential of the high-voltage conductor, while the voltage divider resistors are located on the inner surface of the insulator in a spiral equipotentials of the electromagnetic field.