ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерительным устройствам постоянного и переменного напряжений.
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.
Недостатком указанного устройства является недостаточная точность измерения напряжения ввиду значительного влияния внешних электромагнитных полей на результаты измерений.
Технический результат заключается в повышении точности измерения напряжения.
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.
На фиг. 1 приведена конструкция высоковольтного измерительного преобразователя напряжения.
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.
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.
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).
Таким образом, применение заявляемого технического решения обеспечивает повышение точности измерения напряжения.