陸漢兵 吳興燕

摘 要：當(dāng)前，我國配電系統(tǒng)發(fā)展迅猛，且隨著居民生活水平的日益提高，人們對電力系統(tǒng)的各項(xiàng)性能又提出了高要求與新標(biāo)準(zhǔn)，基于此背景，本文對一種斷路器開關(guān)用電容型內(nèi)置式電壓傳感器設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述，旨在全面排除電力系統(tǒng)運(yùn)行中的重大故障隱患，并有效保障工作人員及配電設(shè)備的安全。

關(guān)鍵詞：斷路器開關(guān)；電容型內(nèi)置式；電壓傳感器；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）22-0134-02

在本次研究設(shè)計(jì)中，采用配網(wǎng)自動(dòng)化采樣控制相關(guān)技術(shù)，對一種斷路器開關(guān)用電容型內(nèi)置式電壓傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保新型傳感器功能強(qiáng)大、適用范圍廣、兼容性強(qiáng)。除此之外，小信號(hào)輸出可進(jìn)行直接轉(zhuǎn)換，無須二次轉(zhuǎn)換，從而有效保障工作人員及設(shè)備的安全。

1 背景技術(shù)

近年來，隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置已被廣泛應(yīng)用于電力領(lǐng)域，因此，在維護(hù)及修復(fù)電力故障時(shí)，應(yīng)將能量流與信息流進(jìn)行間隔，監(jiān)測設(shè)備可直接實(shí)現(xiàn)對高功率輸出的傳感器采樣?，F(xiàn)階段，我國電網(wǎng)情況日益復(fù)雜，因此傳感器設(shè)計(jì)需以提高功率因數(shù)及改善電網(wǎng)質(zhì)量為切入點(diǎn)，采用智能化電流電壓互感器。由于ZW20斷路器柱上開關(guān)存在一定缺陷，無法滿足當(dāng)前電力工業(yè)的發(fā)展需求，因此，開展對一種配電設(shè)備用斷路器開關(guān)用電容型內(nèi)置式電壓傳感器設(shè)計(jì)的研究工作勢在必行。

2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容

本文研究目的為設(shè)計(jì)一種斷路器開關(guān)用電容型內(nèi)置式電壓傳感器（常見傳感器如圖1所示），其結(jié)構(gòu)簡單，功能強(qiáng)大，能有效保障電力人員及設(shè)備的安全。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下：一種斷路器開關(guān)用電容型內(nèi)置式電壓傳感器的設(shè)計(jì)思路需從固定底座與屏蔽雙絞線兩部分出發(fā)；在固定底座上分別配制三臺(tái)相零序一體化傳感器，并從三個(gè)輸出口對電路進(jìn)行連接，本次設(shè)計(jì)所采用的相零序一體化傳感器的殼體內(nèi)部由相序聚丙烯電容以及高壓端零序聚丙烯電容組成；以上所述兩者均采用環(huán)氧混合料，該材料可封閉密封絕緣，從而起到確保各個(gè)配電設(shè)備不被氧化的作用；此外，該新型傳感器采用四根屏蔽雙絞線分別對信號(hào)進(jìn)行傳輸，并保障電力信號(hào)從A相、B相、C相電路的電壓相繼輸出（傳感器工作原理如圖2所示）。

預(yù)期效果：使得本次設(shè)計(jì)出的新型電壓傳感器較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言具有以下優(yōu)勢：（1）新型傳感器采用環(huán)氧樹脂混合料同環(huán)氧樹脂殼體，并結(jié)合高壓端相序聚丙烯電容以及高壓端零序聚丙烯電容混合料整體密封技術(shù)，對整個(gè)設(shè)備進(jìn)行了絕緣處理，從而保障聚丙烯電容不受影響，延長了傳感器各個(gè)配件的全周期使用壽命；（2）設(shè)備中各項(xiàng)高壓電容及低壓電容的材料均一致，增強(qiáng)其穩(wěn)定性；（3）相序、零序信號(hào)采用同一材料二次電容進(jìn)行并聯(lián)微調(diào)，并能根據(jù)配電運(yùn)行狀況進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，在負(fù)荷不同的情況下，符合比值差要求；（4）采用常溫環(huán)氧樹脂混合料對設(shè)備整體進(jìn)行粘合，真正做到節(jié)能、環(huán)保，為新興能源的開發(fā)提供有效依據(jù)。

總之，通過本次研究設(shè)計(jì)所得的傳感器適用范圍廣，兼容性強(qiáng)。此外，該新型傳感器功能強(qiáng)大，小信號(hào)可直接進(jìn)行輸出，無須二次轉(zhuǎn)換，在一定程度上減輕了電力人員的工作任務(wù)，從而促進(jìn)了電力工業(yè)的“數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化”建設(shè)。小電壓信號(hào)的直接傳輸有利于降低電力系統(tǒng)運(yùn)行中的重大故障隱患發(fā)生率。

3 具體功能實(shí)施與應(yīng)用

為了對本次研究進(jìn)行進(jìn)一步清晰說明，以下筆者將對本實(shí)用新型傳感器作如下詳細(xì)說明：

由圖3可見，在該實(shí)用新型傳感器結(jié)構(gòu)中，8和9分別為傳感器固定底座與屏蔽雙絞線，兩者作用在于對傳感器進(jìn)行固定，并將一體化傳感器置于底座上，對位置進(jìn)行固定后，再從A相、B相、C輸出口對電路進(jìn)行對應(yīng)連接；2為殼體，4為高壓端相序聚丙烯電容，5為高壓端零序聚丙烯電容，1為殼體上端設(shè)置的出線端口；殼體與高壓端相序聚丙烯電容的空隙間需加入環(huán)氧混合料，即3；6為低壓端相序聚丙烯電容，6分別與三臺(tái)相零序一體化傳感器進(jìn)行對應(yīng)連接，此外，7為共用的低壓端零序聚丙烯電容；總而言之，傳感器中各項(xiàng)元件間的相互協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了A相、B相、C相電路信號(hào)的同時(shí)傳輸。

本實(shí)用新型的具體實(shí)施：本次設(shè)計(jì)采用的高壓電容共六個(gè)，為電壓的一次電容，分別輸出三相零序一次電壓，從而使各項(xiàng)設(shè)備工作效率得到有效提高；壓電容共四個(gè)，為電壓的二次電容，分別輸出三相相序二次電壓和共用二次零序電壓。以上兩種電容均為兩路組合成一個(gè)輸入端子，再分為兩路小電壓信號(hào)輸出；三相六路輸出，另有三路零序輸出再合并成一路零序輸出，正好成四路輸出，為三個(gè)相序加一個(gè)零序。由圖3與圖5可知，A相、B相、C相電路需采用高壓端相零序聚丙烯電容來實(shí)現(xiàn)對電壓小信號(hào)的輸出，這種輸入方式能有效保證相序與零序電壓小信號(hào)的同時(shí)輸出互不干擾，極大程度上提高了新型內(nèi)置式電壓傳感器的各項(xiàng)性能（新型電容型內(nèi)置式電壓傳感器電路結(jié)構(gòu)如圖4）。

由新型電容型電壓傳感器結(jié)構(gòu)原理圖（圖3）可知，本次設(shè)計(jì)所采用的不銹鋼固定底座能對內(nèi)部元件進(jìn)行良好的固定，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)對二次微調(diào)電容的比值差調(diào)節(jié)，以此滿足不同條件下，配電設(shè)備對負(fù)荷比值差的要求。除此之外，本次設(shè)計(jì)還采用八芯成對屏蔽雙絞線對電壓信號(hào)進(jìn)行輸出，除保證了傳感器內(nèi)部設(shè)備所有電壓的相序與零序四對信號(hào)同時(shí)輸出外，還在極大程度上提高了電容型內(nèi)置式電壓傳感器的綜合工作效率與質(zhì)量，關(guān)于具體設(shè)計(jì)方案還需與客戶溝通交流，盡最大可能滿足客戶所需。

簡言之，在本次實(shí)用新型傳感器的設(shè)計(jì)研究中，其結(jié)構(gòu)均采用內(nèi)部線路的智能組合模式，將三相電壓采樣、檢測、修復(fù)等多種性能進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，并應(yīng)用于配電設(shè)備一二次融合柱上開關(guān)中，從而充分促進(jìn)一二次深度融合。除此之外，還需對整個(gè)產(chǎn)品內(nèi)部零部件進(jìn)行依次排列，避開電磁場干擾，對設(shè)備元件進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)對四路電壓小信號(hào)的同時(shí)輸出。

針對材料的選取而言，相較于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，本次設(shè)計(jì)采用雙路聚丙烯高壓一次電容與聚丙烯低壓二次電容進(jìn)行共同分壓采樣，來進(jìn)行對各項(xiàng)元件的測量和保護(hù)及放電。采用常溫環(huán)氧樹脂同環(huán)氧樹脂外殼對設(shè)備整體進(jìn)行封閉絕緣，采用不銹鋼固定底座，有利于增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，節(jié)約投資成本，便于設(shè)備后期維護(hù)與修復(fù)。并且，由上述內(nèi)容可知，產(chǎn)品輸出為小電壓信號(hào)，幾乎對各項(xiàng)控制設(shè)備不產(chǎn)生影響，可直接利用儀表、繼電保護(hù)裝置等二次綜合自動(dòng)化設(shè)備接口，從而實(shí)現(xiàn)電壓采樣、測量、保護(hù)、零序與放電的多功能要求。由此可見，本次設(shè)計(jì)所得的實(shí)用性傳感器結(jié)構(gòu)簡單，低能耗，工作效率高，全周期使用壽命長。

4 結(jié)語

綜上所述，在本次設(shè)計(jì)中，該傳感器采用新型用環(huán)氧樹脂外殼、聚丙烯電容用常溫環(huán)氧樹脂混合料為原材料，并實(shí)現(xiàn)對電壓信號(hào)的同時(shí)輸出，除能有效減少能源消耗外，還能在一定程度上促進(jìn)人類健康水平的整體提升。對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，其具體設(shè)計(jì)方案可能還會(huì)根據(jù)所在地域的環(huán)境情況而有所變化，但大致設(shè)計(jì)思路不變，通過本文對一種斷路器開關(guān)用電容型內(nèi)置式電壓傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期為我國配電系統(tǒng)的健康發(fā)展提供參考依據(jù)。

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