本發(fā)明涉及一種低壓臂，具體講涉及一種高壓沖擊電容分壓器的低壓臂。

背景技術(shù)：

耐壓試驗(yàn)的電力設(shè)備的沖擊電壓為模擬電力系統(tǒng)輸電線路遭受的雷電沖擊電壓以及開合刀閘時(shí)產(chǎn)生的操作沖擊電壓。這種試驗(yàn)過程中往往需要測量沖擊電壓的幅值和時(shí)間參數(shù)，測量系統(tǒng)中的沖擊分壓器為電壓轉(zhuǎn)換裝置，將高電壓沖擊電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成可供二次測量裝置測量的低壓信號(hào)。

沖擊分壓器主要分為電阻分壓器、電容分壓器兩種，電阻分壓器具有階躍波響應(yīng)優(yōu)良，波形畸變小，刻度因數(shù)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，但由于電阻絲發(fā)熱的原因，電阻分壓器的電壓等級(jí)一般為1000kV以下，不能用于1000kV以上沖擊分壓器的線性度校準(zhǔn)。

目前國內(nèi)外高于1000kV的沖擊分壓器大都采用電容分壓器。大部分電容分壓器的低壓臂主要由低壓臂電容和電纜匹配電阻組成，低壓臂電容采用集中式電容(薄膜電容或云母電容)。由于電容分壓器的高壓臂電容一般為400pF，低壓臂電容為μF級(jí)，為了減小低壓臂體積和電容的電感，一般將多個(gè)電容并聯(lián)，做成鼠籠式結(jié)構(gòu)，但低壓臂的電容器為云母電容或薄膜電容，組成低壓臂后，高壓臂電容和低壓臂電容的介質(zhì)不相同，溫度系數(shù)和電壓系數(shù)不一致，導(dǎo)致刻度因數(shù)的波動(dòng)較大，一般只能保證3％的準(zhǔn)確度，線性度無法保證，因此這種低壓臂不能應(yīng)用在測量暫態(tài)信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)分壓器當(dāng)中。

鑒于上述背景，需要提供一種新的高壓沖擊電容分壓器低壓臂，用于輔助高壓沖擊電容分壓器進(jìn)行1000kV以上沖擊分壓器的線性度校準(zhǔn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的上述不足，本發(fā)明提供一種高壓沖擊電容分壓器的低壓臂。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種高壓沖擊電容分壓器的低壓臂，所述高壓沖 擊電容分壓器包括絕緣外殼、同軸對稱設(shè)于所述絕緣外殼兩端外側(cè)的金屬法蘭盤和兩端內(nèi)側(cè)的金屬電極；兩端的金屬電極分別與兩端的金屬法蘭盤連接，兩端金屬電極分別為連接不同電壓等級(jí)的高壓端金屬電極和低壓端金屬電極，低壓端金屬電極內(nèi)安裝有所述低壓臂、數(shù)據(jù)采集單元和無線數(shù)據(jù)發(fā)射器；其改進(jìn)之處在于：所述低壓臂包括相互平行的正、負(fù)電極板和依次交替設(shè)于所述正、負(fù)電極板之間的正、負(fù)電極片，所述正、負(fù)電極板分別與所述正、負(fù)電極片對應(yīng)電氣相連。

優(yōu)選的，所述正、負(fù)電極板和所述正、負(fù)電極片均與所述絕緣外殼同軸設(shè)置，所述正、負(fù)電極板和所述正、負(fù)電極片在垂直于所述絕緣外殼軸線方向的平面上的投影為面積相等的圓形。

優(yōu)選的，所述正、負(fù)電極板和所述正、負(fù)電極片上分別設(shè)有位置和大小相對應(yīng)的至少兩個(gè)安裝孔，所述正、負(fù)電極板通過縱向貫穿所述安裝孔的金屬支撐桿分別與所述正、負(fù)電極片對應(yīng)電氣相連。

進(jìn)一步，所述金屬支撐桿包括正電極支撐桿和負(fù)電極支撐桿，所述正電極支撐桿與所述負(fù)電極板和所述負(fù)電極片的交叉部位設(shè)置有包裹在正電極支撐桿外部的絕緣材料管；

所述負(fù)電極支撐桿與所述正電極板和所述正電極片的交叉部位設(shè)置有包裹在負(fù)電極支撐桿外部的絕緣材料管。

進(jìn)一步，所述正、負(fù)電極板的厚度為10-15cm，所述正、負(fù)電極片的厚度為0.3-0.7mm；所述正、負(fù)電極板和所述正、負(fù)電極片均用不銹鋼材料制作。

優(yōu)選的，所述正、負(fù)電極板的中部分別設(shè)有連接螺桿，正電極板的連接螺桿分別與所述低壓端金屬電極的頂端中部和所述數(shù)據(jù)采集單元的高壓端電氣相連；負(fù)電極板的連接螺桿分別與所述數(shù)據(jù)采集單元的低壓端和所述低壓端金屬電極的側(cè)壁電氣相連；

高壓端金屬電極通過高壓端金屬法蘭盤與高壓引線相連，低壓端金屬電極接地，所述數(shù)據(jù)采集單元采集所述低壓臂上的電壓，并通過無線信號(hào)發(fā)射器將電壓信號(hào)傳輸給PC機(jī)。

優(yōu)選的，所述金屬電極為一端開口、另一端封閉的圓錐面，開口端的圓面面積大于封閉端的圓面面積，所述開口端通過連接件可拆卸連接在所述金屬法蘭盤內(nèi)側(cè)面上，所述封閉端的邊緣呈向外側(cè)凸起的圓環(huán)形曲面。

進(jìn)一步，高壓端或低壓端的金屬電極為整體金屬鋁電極，相對于整體金屬鋁電極的另一封閉端同中心安裝有絕緣材料環(huán)，用于將封閉端中部的金屬導(dǎo)體與周邊的金屬導(dǎo)體電氣隔離。

優(yōu)選的，所述絕緣外殼為兩端分別設(shè)有螺孔的圓柱體，所述金屬法蘭盤上設(shè)有與所述絕緣外殼兩端螺孔的位置和大小相對應(yīng)的螺孔，所述金屬法蘭盤通過貫穿所述螺孔的緊固螺絲安裝在所述絕緣外殼兩端；

所述絕緣外殼與所述金屬電極之間、所述低壓臂與所述低壓端金屬電極之間均充有3個(gè)大氣壓的SF6氣體；

所述金屬法蘭盤內(nèi)側(cè)面上同中心設(shè)有圓環(huán)形凹槽，所述圓環(huán)形凹槽內(nèi)安裝有氣體密封圈，用于加強(qiáng)所述絕緣外殼的密封性。

進(jìn)一步，所述高壓端金屬法蘭盤外側(cè)固定有同中心的均壓環(huán)，其中部垂直設(shè)有阻尼電阻，所述阻尼電阻的另一端與高壓引線相連。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著進(jìn)步：

1)、本發(fā)明提供的低壓臂包括相互平行的正、負(fù)電極板和依次交替設(shè)于所述正、負(fù)電極板之間的正、負(fù)電極片，形式靈活，可通過調(diào)整正、負(fù)電極板之間的正、負(fù)電極片的片數(shù)和間距來靈活改變分壓器的分壓比。

2)、本發(fā)明提供的低壓臂在正、負(fù)電極片的上下兩端設(shè)置厚度較大的正、負(fù)電極板，并通過正電極支撐桿將正電極片與正電極板電連接，通過負(fù)電極支撐桿將負(fù)電極片與負(fù)電極板電連接，可使正、負(fù)電極片之間間隔和正、負(fù)電極片之間的水平角度保持穩(wěn)定不變，提高低壓臂電容量的穩(wěn)定性。

3)、在正電極支撐桿與負(fù)電極板和負(fù)電極片的交叉部位設(shè)置包裹在正電極支撐桿外部的絕緣材料管；在負(fù)電極支撐桿與正電極板和正電極片的交叉部位設(shè)置包裹在負(fù)電極支撐桿外部的絕緣材料管，可將正電極支撐桿與負(fù)電極板和負(fù)電極片、以及負(fù)電極支撐桿與正電極板和正電極片有效電氣隔離，并防止上下兩個(gè)相鄰的電極片短接，提高了低壓臂電容量的穩(wěn)定性。

4)、本發(fā)明提供的低壓臂整體為多層疊片式圓柱形同軸結(jié)構(gòu)，單個(gè)電容為平板電容，內(nèi)部無引線，此結(jié)構(gòu)的低壓臂電感量最小，可確保高壓充電電容分壓器具有良好的頻率響應(yīng)特性。

5)、本發(fā)明提供的低壓臂采用與高壓臂材質(zhì)相同的不銹鋼制作，高壓沖擊電 容分壓器的絕緣外殼與金屬電極之間、低壓臂與低壓端金屬電極之間均充有3個(gè)大氣壓的SF6氣體，使得低壓臂電容、高壓臂電容介質(zhì)相同，溫度系數(shù)和電壓系數(shù)一致，提高了高壓沖擊電容分壓器的測量精度。

附圖說明

圖1為高壓沖擊電容分壓器的縱斷面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為高壓沖擊電容分壓器的電氣原理圖；

圖3為低壓臂的正負(fù)電極支撐桿與正負(fù)電極片和正負(fù)電極桿的連接示意圖；

圖4為圖1中低壓臂的俯視圖；

圖5為圖3中低壓臂的電氣原理圖；

圖6為高壓沖擊電容分壓器與數(shù)據(jù)采集單元的電路原理圖。

其中：1－均壓環(huán)Ⅰ，2－法蘭盤Ⅰ，3－絕緣外殼，4－金屬電極Ⅰ，5－中心導(dǎo)體，6－絕緣材料環(huán)，7—低壓臂，8—金屬電極Ⅱ，9—數(shù)據(jù)采集單元和無線信號(hào)發(fā)射器，10－均壓環(huán)Ⅱ，11－法蘭盤Ⅱ，12－阻尼電阻，13—高壓引線，14—?dú)鈮罕恚?5—充氣閥，16-正電極板，17-正電極片，18-負(fù)電極片，19-負(fù)電極支撐桿，20-正電極支撐桿，21-絕緣材料管；22-負(fù)電極板；23-連接螺桿，C0－屏蔽電容，C1－高壓臂電容，C2—低壓臂電容。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)例對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明提供一種高壓沖擊電容分壓器的低壓臂7，所述高壓沖擊電容分壓器的結(jié)構(gòu)如圖1所示：高壓沖擊電容分壓器整體為圓柱形對稱結(jié)構(gòu)，由均壓環(huán)1、絕緣外殼3、金屬電極Ⅰ 4、金屬電極Ⅱ 8、金屬法蘭盤Ⅰ 2、金屬法蘭盤Ⅱ 11、低壓臂7、數(shù)據(jù)采集單元、無線信號(hào)發(fā)射器、阻尼電阻12、高壓引線13、氣壓表14和充氣閥15等組成。

其中絕緣外殼3為環(huán)氧材料制作的圓柱形外殼，其大小根據(jù)分壓器的額定電壓計(jì)。

金屬法蘭盤同軸安裝在絕緣外殼3兩端，用于固定金屬電極、阻尼電阻12 和均壓環(huán)。金屬法蘭盤通過緊固螺絲與絕緣外殼3活動(dòng)連接，安裝拆卸方便，為了保證絕緣外殼3的氣密性，在金屬法蘭盤的內(nèi)側(cè)面上設(shè)有同中心的圓環(huán)形凹槽，凹槽內(nèi)部安裝有氣體密封圈，金屬法蘭盤與絕緣外殼3固定時(shí)，氣體密封圈位于金屬法蘭盤和絕緣外殼3之間。

均壓環(huán)同中心固定在絕緣外殼3金屬法蘭盤Ⅰ 2外側(cè)，用于均勻分壓器高壓端電場，減弱電暈。

阻尼電阻12垂直固定在金屬法蘭盤Ⅰ 2中部，并與高壓引線13相連；阻尼電阻12用于阻尼因高壓導(dǎo)管的雜散電感引起的振蕩，高壓引線13采用金屬導(dǎo)桿，雜散電感低，阻尼電阻小。

金屬法蘭盤Ⅰ 2上還安裝有氣壓表14和充氣閥15。充氣閥15與氣瓶相連，用于在絕緣外筒內(nèi)充滿三個(gè)大氣壓的SF6氣體，氣壓表14用于監(jiān)控設(shè)備內(nèi)部SF6氣體的氣壓。

金屬電極為一端開口、另一端封閉的圓錐面，起到均勻絕緣外殼3沿面的電位分布的作用。開口端的圓面面積大于封閉端的圓面面積，開口端通過緊固螺絲可拆卸連接在金屬法蘭盤內(nèi)側(cè)面上，封閉端的邊緣呈向外側(cè)凸起的圓環(huán)形曲面，可起到均勻電場，提高電容分壓器的穩(wěn)定性的作用。

金屬電極Ⅰ 4為整體金屬鋁，金屬電極Ⅱ 8的頂端中部內(nèi)置中心導(dǎo)體5，中心導(dǎo)體5和金屬電極Ⅱ 8之間用絕緣材料環(huán)6(比如尼龍環(huán))隔離，使得高壓臂電容置于屏蔽電容之間，不受外界雜散電容的影響，提高了電容分壓器的穩(wěn)定性，絕緣材料環(huán)6也可以設(shè)置在金屬電極Ⅰ 4的封閉端，可起到相同的效果。

金屬電極Ⅱ 8的內(nèi)部設(shè)有垂直于絕緣外殼3軸線方向的支撐板，用于固定低壓臂7、數(shù)據(jù)采集單元和無線信號(hào)發(fā)射器9。

圖1中電容分壓器所形成的電氣原理示意圖如圖2所示，金屬電極Ⅰ 4與金屬電極Ⅱ 8的中心導(dǎo)體5之間將形成高壓臂電容C₁，金屬電極Ⅰ 4與金屬電極Ⅱ8之間將形成屏蔽電容C₀，保證高壓臂電容C₁電容值的穩(wěn)定性。金屬電極Ⅰ 4和中心導(dǎo)體5之間的電場近似均勻電場。當(dāng)外界存在其他帶電體時(shí)，分壓器與其他帶電物體的耦合電容僅改變屏蔽電容C₀的電容量。

低壓臂7的具體結(jié)構(gòu)如圖3-5所示：主要包括正、負(fù)電極板，正、負(fù)電極片和正、負(fù)電極支撐桿，正、負(fù)電極板分別通過正、負(fù)電極支撐桿與正、負(fù)電極片對 應(yīng)電氣相連，整個(gè)低壓臂7與絕緣外殼3同軸設(shè)置。

正、負(fù)電極片依次交替設(shè)置在上下兩端正、負(fù)電極板之間，并且與正、負(fù)電極板相互平行，正、負(fù)電極片的數(shù)量相等，與正電極板16距離最近的電極片為正電極片17；與負(fù)電極板22距離最近的電極片為負(fù)電極片18。

正、負(fù)電極板和正、負(fù)電極片在垂直于絕緣外殼3軸線方向的平面上的投影為面積相等的圓形，正、負(fù)電極板和正、負(fù)電極片用不銹鋼制作，電極片不能太薄，這樣容易彎曲，不能太厚占體積，正、負(fù)電極片厚度為0.3-0.7mm左右，相鄰電極片之間的距離可縮小至0.5mm而不接觸。

通過調(diào)整正、負(fù)電極板之間的正、負(fù)電極片的數(shù)量和間距，可靈活改變低壓臂7的電容容量，進(jìn)而改變分壓器的分壓比。

正、負(fù)電極板的厚度是一樣的，他的作用是固定正、負(fù)電極片和正、負(fù)電極板，并連接不同電位。正、負(fù)電極板通過螺絲與正、負(fù)電極支撐桿連接，為了加強(qiáng)正、負(fù)電極支撐桿與正、負(fù)電極板連接可靠性，維持低壓臂7的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，正、負(fù)電極板的厚度一般設(shè)置為10-15cm。

為了使低壓臂7的電容量保持不變，各電極片之間的間隔和水平角度是不能改變的，通過在正、負(fù)電極板和正、負(fù)電極片上設(shè)有位置和大小相對應(yīng)的通孔，使得正、負(fù)電極支撐桿可以縱向貫穿通孔，將正、負(fù)電極板和各個(gè)正、負(fù)電極片牢固固定。

正電極板16和所有的正電極片17與正電極支撐桿20電氣相連，負(fù)電極板22和所有的負(fù)電極片18與正電極支撐桿20電氣隔離，一方面為了防止負(fù)電極板22、負(fù)電極片18與正電極支撐桿20短接，另一方面為了防止相鄰兩塊電極片短接，在正電極支撐桿20貫穿負(fù)電極片18和負(fù)電極板22時(shí)，在交叉部位設(shè)置包裹在正電極桿外部的絕緣材料管21；絕緣材料管21的兩端分別與上、下兩塊距離最近的正電極片17相接觸；

同理，負(fù)電極板22和所有的負(fù)電極片18與負(fù)電極支撐桿19電氣相連，采用上面相同的方式將正電極板16和所有正電極板16與負(fù)電極支撐桿19電氣隔離。

正、負(fù)電極板的中部分別設(shè)有連接螺桿23，正電極板16的連接螺桿23分別與低壓端金屬電極Ⅱ 8的頂端中部和數(shù)據(jù)采集單元的高壓端電氣相連；負(fù)電極板22的連接螺桿23分別與數(shù)據(jù)采集單元的低壓端和所述低壓端金屬電極Ⅱ 8 的側(cè)壁電氣相連；

如圖6所示：金屬電極Ⅰ 4通過金屬法蘭盤Ⅰ 2與高壓引線13相連，低壓端金屬電極Ⅱ 8接地，數(shù)據(jù)采集單元采集低壓臂7上的電壓，并通過無線信號(hào)發(fā)射器將電壓信號(hào)傳輸給PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算和分析，不需進(jìn)行阻抗匹配。數(shù)據(jù)采集單元內(nèi)置，采用無線信號(hào)發(fā)射器傳送數(shù)據(jù)，無測量電纜，不需要進(jìn)行阻抗匹配，消除了信號(hào)折射和反射的問題。

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均在申請待批的本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。