一种屏蔽分压装置
阅读说明：本技术 一种屏蔽分压装置 (Shielding voltage divider ) 是由 龙兆芝 周峰 李文婷 殷小东 刘少波 范佳威 胡康敏 涂琛 李明 刘柯 耿志辉 于 2021-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种屏蔽分压装置,该装置包括阻尼电阻、高压电阻和低压电阻,其中高压电阻分为内高压电阻和外高压电阻,低压电阻也分为内低压电阻和外低压电阻,其中外高压电阻和外低压电阻串联形成了屏蔽支路,这种结构改善了测量之路的高频响应特性。另外,还在测量设备的同轴电缆上增加了第一匹配电阻和第二匹配电阻,第一匹配电阻和第二匹配电阻分别设置在同轴电缆的两端,用于减少行波在电缆内部传输的折反射引起的波形畸变。(The invention discloses a shielding voltage divider, which comprises a damping resistor, a high-voltage resistor and a low-voltage resistor, wherein the high-voltage resistor is divided into an inner high-voltage resistor and an outer high-voltage resistor, the low-voltage resistor is also divided into an inner low-voltage resistor and an outer low-voltage resistor, the outer high-voltage resistor and the outer low-voltage resistor are connected in series to form a shielding branch, and the structure improves the high-frequency response characteristic of a measured circuit. In addition, a first matching resistor and a second matching resistor are additionally arranged on a coaxial cable of the measuring equipment, and the first matching resistor and the second matching resistor are respectively arranged at two ends of the coaxial cable and used for reducing waveform distortion caused by refraction and reflection of traveling waves transmitted in the coaxial cable.)
技术领域
本发明涉及高电压测量技术领域，特别涉及一种屏蔽分压装置。
背景技术
冲击电压测量装置是电气设备进行冲击电压耐受试验的关键测量设备，其测量准确性直接影响电力设备的安全性和经济性，而保证量值准确性、一致性的有效方法就是量值溯源，通过具有规定不确定度的不间断的锁链，使测量结果溯源到国家标准或国际标准。近年来随着计量技术的不断发展、质量管理系统的不断完善，且我国测量设备的出口量与日俱增，各企业、研究院所对冲击测量设备的峰值和时间参数的量值溯源更加重视，绝大多数的设备使用者都要求定期对设备进行校准，进行质量认证时都需要国家权威机构的检定/校准证书。因此建立我国冲击电压标准国家标准测量装置是需要迫切解决的问题。
冲击高压分压器按其原理主要分为电阻分压器和阻容分压器，其中阻容分压器的高压响应特性时间一般为百ns左右，不满足IEC60060.2中对于分压器高频响应特性的要求，并且具有极低的温度系数和良好的稳定性，因此电阻分压器更适合作为标准分压装置使用。电阻分压器的高压电阻一般为绕线电阻，影响电阻分压器高频响应特性的主要影响因素为对地杂散电容，高压电阻长度越长，对地杂散电容越大，分压器装置的时间常数越大，高压装置的高频响应特性也越差。因此为了减小电阻分压器高压电阻的长度，一般使用变压器油绝缘的压缩式高压电阻。单位了均压电阻分压器的外部电场，电压越高，电阻分压器的外径越大，因此当电阻分压器的额定电压超过1000kV时，一般使用分段式电阻分压器，其高压电阻贯穿整个分压器高度，直径小，电压等级的限制主要为电阻丝自身的绝缘，缺点是高压电阻的高度高，对地杂散电容大，需要在高压端增加均压环进行对地杂散电容补偿，但高频响应特性就不能满足标准要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种屏蔽分压装置，能够减小分压装置响应时间，提高刻度因数的稳定性，还改善了高频响应特性。
根据本发明的第一方面实施例的屏蔽分压装置，其特征在于，包括：
阻尼电阻；
高压电阻，与所述阻尼电阻串联，所述高压电阻包括内高压电阻和外高压电阻；
低压电阻，与所述高压电阻串联，所述低压电阻包括内低压电阻和外低压电阻；
测量设备，与所述内低压电阻两端并联；
其中，所述内高压电阻和内低压电阻串联形成转换支路，所述外高压电阻和外低压电阻串联形成屏蔽支路。
根据本发明实施例的屏蔽分压装置，至少具有如下有益效果：利用外高压电阻和外低压电阻形成的屏蔽支路改善了设备的杂散电容，大幅减小分压装置的响应时间
根据本发明的一些实施例，，所述屏蔽分压装置，还包括：
上法兰；
环氧玻璃钢管，所述环氧玻璃钢管的外径与所述上法兰的外径相同；
下法兰，与所述上法兰的结构相同；
其中，上法兰、下法兰与环氧玻璃钢管形成屏蔽分压装置的外壳，所述外壳内容纳了所述阻尼电阻、所述高压电阻和所述低压电阻；
所述外壳内部形成有空隙，所述空隙间填充有绝缘介质。
根据本发明的一些实施例，所述内层高压电阻和所述外层高压电阻为绕线电阻，所述内层高压电阻和所述外层高压电阻使用相同的电阻丝绕制，且匝间距一致。
根据本发明的一些实施例，所述内层高压电阻与所述内层低压电阻的比例等于所述外层高压电阻与所述外层低压电阻的比例。
根据本发明的一些实施例，所述内层低压电阻和所述外层低压电阻由多个厚膜无感高压电阻并联而成，所述内层低压电阻和所述外层低压电阻均匀分布的同心圆环上。
根据本发明的一些实施例，所述内层低压电阻和所述外层低压电阻由多个绕线电阻并联而成。
根据本发明的一些实施例，所述低压臂外壳直接与下法兰相连，试验时下法兰接地。
根据本发明的一些实施例，所述屏蔽分压装置还包括：
第一匹配电阻，一端与所述内层低压电阻串联，另一端与同轴电缆连接件的芯线连接。
第二匹配电阻，与同轴电缆的末端并联；
其中，所述第一匹配电阻的阻值与所述内层低压电阻的和等于射频同轴电缆的特性阻抗；所述第二匹配电阻的阻值与所述电缆波阻抗相等。
根据本发明的一些实施例，所述屏蔽分压装置还包括：
均压环，设置在所述屏蔽分压装置的顶部。
根据本发明的一些实施例，所述绝缘介质为空气或绝缘油。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例一的屏蔽分压装置的电路原理图；
图2为本发明实施例二的屏蔽分压装置的电路原理图‘
图3为本发明实施例三的屏蔽分压装置的结构图；
图4为图3中高压电阻的结构示意图；
图5为图3中低压臂的结构示意图；
其中，低压臂包括内层电阻701，外层低压电阻702，第一匹配电阻600和下端金属连接件503。
阻尼电阻Rd、内高压电阻R11、外高压电阻R12、内低压电阻R21、外低压电阻R22、第一匹配电阻RM1、第二匹配电阻RM2、上法兰100、环氧玻璃钢外筒200、下法兰300、内高压电阻401、外高压电阻402、绝缘内管501、绝缘外管502、下端金属连接件503、内圈5031、外圈5032、第一匹配电阻600、内低压电阻701、外低压电阻702、低压金属外壳800、电缆连接头900
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
实施例一、
本发明第一方面的实施例提供了一种屏蔽分压装置的电路原理图。
参照图1。该屏蔽分压装置，包括阻尼电阻Rd、高压电阻、低压电阻和测量设备。
其中，高压电阻可分为内高压电阻R11和外高压电阻R12；低压电阻可分为内低压电阻R21和外低压电阻R22。内高压电阻R11和内低压电阻R21串联形成转换支路，外高压电阻R12和外低压电阻R22串联形成屏蔽支路。传统的设备中只有转换支路这一部分的结构，通过设置屏蔽支路，能够大幅改善测量仪器的高频响应特性。
屏蔽支路和转换支路并联形成分压电路，该分压电路中高压电阻的一侧为高压端，靠近低压电阻一侧的为低压端，内高压电阻R11和内低压电阻R21中间连接的点为中压端。其中，低压端接地；阻尼电阻Rd串联在高压端前；测量设备连接在内低压电阻R21的两端。优选的，利用同轴电缆包裹测量设备的导线，并用屏蔽机箱保护测量设备，能够减少外界造成的干扰，增加测量精度。
实施例二、
参照图2，根据本申请一些较优的实施例，本申请描述的屏蔽分压装置还包括：第一匹配电阻RM1和第二匹配电阻RM2。其中，第一匹配电阻RM1与信号输出端的内层芯线相连；第二匹配电阻RM2设置于同轴电缆的末端，其一端与同轴电缆的内层芯线连接，另一端与同轴电缆的网状导电层相连。
第一匹配电阻RM1的阻值与所述内层低压电阻的和等于射频同轴电缆的特性阻抗；这种结构能够减小行波在同轴电缆内部传输的折反射引起的波形畸变。
第二匹配电阻RM2的阻值与所述电缆波阻抗相等。这种结构能够进一步改善屏蔽分压装置的匹配特性。
实施例三、
参照图3，本申请的第三方面的实施例提供了一种屏蔽分压装置的具体实现方式。
该设备包括，上法兰100、环氧玻璃钢外筒200、下法兰300、内高压电阻401、外高压电阻402、绝缘内管501、绝缘外管502、下端金属连接件503、第一匹配电阻600、内低压电阻701、外低压电阻702、低压金属外壳800、电缆连接头900。
上法兰100、环氧玻璃钢外筒200和下法兰300构成装置的绝缘外壳，下法兰300接地。下法兰300接地方便线路的连接，外绝缘的功能由环氧玻璃钢外筒200承担。
内高压电阻401和外高压电阻402，由绝缘内管501和绝缘外管502隔开，上下两端用金属件将其固定，与此同时，金属连接件还充当了导线，所以通常来说，金属连接件为铜连接件。
下端金属连接件503具有两层结构，下端金属连接件503的内圈5031与内高压电阻401电接触，外圈5032与外高压电阻402电接触。内低压电阻701连接到下端金属连接件503的内圈5031，外低压电阻702连接到下端金属连接件的外圈5032。其中内圈5031和外圈5032相互电气绝缘。
利用低压金属外壳800将内低压电阻701和外低压电阻702保护起来，并对整体结构进行支撑。
第一匹配电阻600的一段与下端金属连接件的内圈相连，另一端连接到电缆连接头900上。电缆连接头900另一端与同轴电缆和测量设备相连。
根据本申请一些较优的实施例，上法兰100、环氧玻璃钢外筒200和下法兰300构成装置的绝缘外壳与内部其他结构之间形成的空隙之间，填充有绝缘介质，通常来说绝缘介质为空气或者绝缘油，利用绝缘油能够帮助散热，稳定刻度因数，使用空气能够降低设备的制造成本以及维护成本。
实施例四、
根据本申请一些较优的实施例，屏蔽分压装置可以在实施例三的基础上，做出进一步的改进。
图4为实施例三中描述的屏蔽分压装置的高压电阻的结构示意图。
绝缘内管501的外壁上缠绕由两根电阻丝并联形成的内高压电组401；一根电阻丝顺时针绕，另一根逆时针绕。这种绕制方式称之为无感绕制电阻的方法，在冲击测量中属于常用的技术手段。
绝缘外管502的外壁上缠绕由两个电阻丝并联形成的外高压电阻402。两根电阻丝的绕制方式与内高压电阻401的两根电阻丝绕制方式一致，达成的效果也相同。
根据本申请一些较优的实施例，绝缘内管501和绝缘外管502具有匝间距一致的左旋和右旋的双螺旋槽，卡玛丝绕制在螺旋槽中。内高压电阻401和外高压电阻402都是绕线电阻，且使用了相同的电阻丝进行绕制，且匝间距一致。这种结构能够保证内外电阻同一高度处点位相等，从而大幅减小内层高压电阻的对地杂散电容，改善电压转换支路的高频响应特性。而且电阻丝的发热比普通的电阻分压器要少一半，提高了刻度因数的稳定性。
根据本申请一些较优的实施例，内高压电阻401与内低压电阻701的比例系数等于外高压电阻402与外低压电阻702的比例系数。这种结构也能够保证内层和外层低压电阻上电位一致，改善屏蔽效果。
图5为本申请中描述的屏蔽分压装置中的低压臂的结构示意图。该低压臂包括内层低压电阻701，外层低压电阻702，第一匹配电阻600和下端金属连接件503。
下端金属连接件503的结构如图5所示。包括内圈5031和外圈5032，内圈5031与内高压电阻401(图中未示出)电连接，外圈5032与外高压电组402(图中未示出)电连接。
内低压电阻701和外低压电阻702为多个厚膜无感高压电阻并联的结构，均匀的分布在同心圆上。这种结构能够减小杂散电感值，减少波形畸变。
根据本申请一些较优的实施例，内层高压电阻401与内层低压电阻701的比例等于外层高压电阻与所述外层低压电阻的比例。
根据本申请一些较优的实施例，该屏蔽分压装置还包括均压环和阻尼电阻(图中未示出)，将阻尼电阻和均压环设置在整个分压设备的顶端，能够利用阻尼电阻和均压环之间产生的杂散电容，补偿高压臂的对地杂散电容。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。