近年来,越来越多的电器进入人民的生活使得人们对供电的可靠性和用电的安全性有了更高的要求。设备金属机壳带电导致的事故不仅发生于居民的日常生活中,而且更普遍地存在于低压配电网中的工厂用电。人身触电伤亡事故的发生,往往是用电设备机壳、金属底座等部分带危险电压所造成的。现有的保护措施很多,然而在某些特殊情况下,采用保护接零或保护接地的设备也无法使得漏电保护器动作。因此,为了进一步提高居民家庭用电安全和工厂低压电器设备操作人员的安全,本文设计了等电位测量传感器,提出了一种新型的基于等电位方式的金属机壳带电测量方法,并研制了基于该传感器的金属机壳电压型保护装置。本文的主要工作包括以下几个方面:(1)引入了场源与周围电场的线性关系,在分析电场耦合方式的电压测量原理基础上,提出了等电位测量传感器的具体结构并推导了传感器自身的传递函数,提出了基于等电位测量传感器的漏电测量方法,为保护装置的研制奠定了理论基础。(2)应用COMSOL有限元分析软件对等电位测量传感器进行了建模与仿真,确定了传感器的具体参数,分析了传感器内部的场强分布,验证了其一定的绝缘能力。并对传感器的测量原理进行验证,制作了等电位测量传感器实物用于后续的测试与应用中。(3)针对传感器悬浮电位差产生的电压测量信号,设计了信号处理电路,并根据金属机壳电压型保护的具体要求设计了基于MSP430单片机的报警、继电器动作处理电路,并编写了相应的软件程序,完成了基于等电位测量传感器的电压型保护装置的开发。(4)搭建了试验平台,对等电位传感器的稳态性能和暂态性能进行了测试,实验结果表明所设计的等电位传感器具有良好的稳态响应和暂态响应,对所设计的电压型保护装置进行了性能试验,试验结果表明当金属机壳所带电压超过所设限值时,保护装置能够在10ms内可靠响应,并控制继电器动作。