基于电场耦合原理和差分输入结构的电压传感器设计与实验

传统的电压互感器存在体积大、绝缘困难、铁心饱和、铁磁谐振过电压、暂态响应特性差等问题。基于电场耦合原理和差分输入结构的电压传感器不需要与被测物体或地面接触,可以避免上述问题。然而,差分电极之间需要足够高的电容以获得足够的精度和高的分压比。现有的利用差动电极间互电容的方法存在许多问题,不能满足实际需要。针对上述问题,文中采用多层陶瓷电容器代替互电容,设计了一种新型的电压传感器。实验结果表明,该传感器具有良好的精度和瞬态响应特性。工频下的比值误差在±0.5%以内,相位差在1°以内。在500 Hz~30 kHz范围内的比值误差在±5%以内,相位差在5°以内。此外,它还具有成本低、小型化、外形灵活、分压比易于调整等优点。

基于差分输入结构的MOA在线监测用电场探头设计

参考电压波形是金属氧化物避雷器(MOA)在线监测中的关键参数。针对从电压互感器或利用现有电场探头获取参考电压存在的绝缘和误差等问题,根据MOA在线监测的实际需求研制出一种新型电场探头。新型电场探头采用差分输入结构,去除了接地端。同时,利用面积相同的差分电极对共模干扰的抑制能力,可实现对一字排列安装的三相MOA母线电压波形的获取。对新型电场探头的响应能力和抗干扰能力进行了实验,实验结果表明,本研究设计的电场探头对MOA母线电压基波和各次谐波分量具有良好的响应,电压相位和谐波含量误差较小。且其具有良好的抗干扰能力,可准确地获取三相母线电压波形,符合MOA在线监测的需求,具有较强的实际应用价值。