新型高壓獨立式電子式電壓互感器的製作方法

2023-09-23 10:55:50

專利名稱：新型高壓獨立式電子式電壓互感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型高壓獨立式電子式電壓互感器，用於敞開式變電站高電壓環境下的電壓變換，供測量、保護及監測使用，該發明適用於llOkV 及以上高壓電力系統。
背景技術：
目前獨立式電容分壓電子式電壓互感器一般是採用類似於電容分壓式 的電壓互感器(簡稱CVT)的多級電容串聯分壓方式，將高電壓分壓至較 低電位後，再變換成數字光脈沖進行信號傳輸，該方法不需要光供電。但 這種結構因耦合電容器溫度係數大，可達5xl0-5 /k、受外界環境因素 如高壓引線、汙穢、溼度等影響4交大，例如CVT雖然採用了增大分壓電容 容量的方法來儘量減小外界空間雜散電容對電壓分壓比的影響，但是多年 的運行實踐表明，在長期實際運行中CVT的分壓比發生漂移仍然是較為普 遍的現象。目前高壓獨立式電子式電壓互感器的主要問題是獨立式電子式電壓互 感器採用類似CVT的多級電容串聯分壓方式，易受外界環境因素引起的分 布電容變化的影響，測量精度低，穩定性差。發明內容本發明提供一種新型獨立式電子式電壓互感器，完全克服上述電子式電 壓互感器的缺陷，利用倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的一次導體和內層、 外層電氣連通的雙層屏蔽筒構成的地電極，巧妙地構造出同軸圓柱形電容 器分壓，克服了多級電容串聯分壓方式易受外界環境因素引起的分布電容 變化影響的缺點，測量精度高，穩定性好；本發明在上述基礎上，再次巧 妙地利用倒立式氣體絕緣電流互感器絕緣結構構成獨立式電子式電壓互感 器。新型獨立式電子式電壓互感器，包括一個沒有二次電流繞組的倒立式 SF6氣體絕緣電流互感器、採用同軸圓柱形電容分壓原理構成的電子式電壓 互感器、信號調理調製電路及直流電源，其特徵在於在倒立式SF6氣體絕 緣電流互感器的雙層屏蔽筒內層的內表面上固定金屬柱狀環，金屬柱狀環 通過絕緣材料在電氣上與雙層屏蔽筒內層的內表面絕緣，且金屬柱狀環與 一次導體和雙層屏蔽筒同心而構成同軸圓柱形電容器分壓原理的電子式電 壓互感器， 一次導體為高壓電極，金屬柱狀環為低壓電極，雙層屏蔽筒為地電極，在低壓電極和雙層屏蔽筒內層上分別焊接或固定電氣連接出 一根 導線作為電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導線與信 號調理調製電路的信號輸入端連接，直流電源與信號調理調製電路的電源 輸入端相連。本發明所述的新型獨立式電子式電壓互感器，包括一個沒有二次電流繞組的倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的絕緣結構和利用同一絕緣結構、採 用同軸圓柱形電容分壓原理構成的電子式電壓互感器、位於地電位的信號 調理調製電路及直流電源，具體部件包括殼體、絕緣套管、引線屏蔽管、 支持絕緣子或盆式絕緣子、 一次導體、低壓電極、地電極的雙層屏蔽筒、 爆破片、底座及底座上的電壓互感器的二次傳感輸出接線端子、SF6氣體密 度控制器、SF6充氣口及管道閥門、信號調理調製電路、直流電源，其特徵 在於1、 該獨立式電子式電壓互感器包括在倒立式SF6氣體絕緣電流互感 器的雙層屏蔽筒內層的內表面上固定金屬柱狀環，該金屬柱狀環通過絕緣 材料在電氣上與雙層屏蔽筒內層的內表面絕緣，且金屬柱狀環與一次導體 和雙層屏蔽筒同心而構成同軸圓柱形電容器分壓原理的電子式電壓互感 器， 一次導體為高壓電極，金屬柱狀環為低壓電極，雙層屏蔽筒為地電極， 在低壓電極和雙層屏蔽筒內層上分別焊接或固定電氣連接出一根導線作為 電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導線與信號調理調 制電路的信號輸入端連接，直流電源與信號調理調製電路的電源輸入端相 連。高壓電極和低壓電極均位於接地雙層屏蔽筒構成的屏蔽體內，這種特 殊的雙屏蔽結構可以大大減小外界分布電容和雜散電容的影響。 一次導體 與構造的低壓電極之間的電容構成高壓電容，低壓電極與雙層屏蔽筒內層 的內表面也就是地電極之間的電容作為取樣電容，其上的電信號為該電壓 互感器的二次傳感輸出或取樣信號。2、 該獨立式電子式電壓互感器的電壓互感器利用倒立式SF6氣體絕緣 電流互感器的絕緣結構。3、 該獨立式電子式電壓互感器的電壓傳感部分的二次信號輸出在一個 接地的引線屏蔽管中傳輸，可大大減小外界電磁幹擾對傳輸線的影響。4、 該獨立式電子式電壓互感器還包括位於地電位的信號調理調製電路 和直流電源，並且直流電源用電纜直接給信號調理調製電路供電。5、該獨立式電子式電壓互感器的二次信號輸出至信號調理調製電路， 該電路位於地電位雙層屏蔽筒中，將信號變換成數字光信號後，用光纖從 絕緣瓷套或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管中向下傳輸至固定在底座上的光纖連接器，然後用光纖或光纜可將該光信號傳輸至控制室或需要該電 壓信號處。此時，該信號調理調製電路的直流工作電源也位於地電位雙層 屏蔽筒中，可用電纜將交流或直流電源從底座通過絕緣瓷套或合成絕緣子 套中的接地引線屏蔽管傳輸至地電位屏蔽筒。6、該獨立式電子式電壓互感器的二次信號輸出也可以不經過變換，直 接用電纜從絕緣瓷套或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管中向下傳輸至固 定在底座上的二次電接線端子，再通過底座上的電接線端子輸入信號調理調製電路，此時，信號調理調製電路和直流工作電源均位於SF6氣體密封外，更利於直流工作電源、信號調理調製電路的檢修和維護。本發明的電壓互感器傳感部分原理，見附圖2:針對構造的同軸電容結 構，根據圓柱形電容器的原理假定高壓電極上的電壓為u，高壓電極的直徑為d,低壓電極與雙層屏 蔽筒內層間的信號為u。，低壓電極環的直徑為D，環高為b，高壓電極與低壓 電極間的電容為Cl,低壓電極與雙層屏蔽筒內層的內表面間的電容為C2。考慮到系統短路後柱狀電容環的接地電容上積聚的電荷若在重合閘時 還沒完全釋放，將在系統工作電壓上疊加一個誤差分量，嚴重時將影響到 測量結果的正確性及繼電保護裝置的正確動作，因此要選取一個小電阻R 與C2並聯，以消除這些因素的影響，R l/ ( coC2)， co為被測交流電壓的 頻率。其中低壓電極與雙層屏蔽筒內層之間的信號為M。=/ n— 可見，本發明的電壓互感器的傳感信號輸出u。與高壓電極上的被測電壓u的時間 導數成正比，因此採用信號調理調製電路對u。進行模擬或數字積分可得到信號調理調製電路的功能是將本發明的電壓互感器二次傳感輸出信 號輸入到信號調理調製電路的信號輸入端，再對該電壓信號積分放大還原， 然後經過模/數變換及光電變換後成為數字光脈沖信號，以便用光纖傳輸至 後續裝置處。具體而言，本發明具有以下技術效果本發明所述的新型獨立式電子式電壓互感器，利用一個沒有二次電流u。的丫直。繞組的倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的高壓導體和內層、外層電氣連通的 雙層屏蔽筒構成的地電極，巧妙地構造出同軸圓柱形電容器分壓，和一般 電子式電壓互感器比較，克服了多級電容串聯分壓方式易受外界環境因素引起的分布電容變化影響的缺點，測量精度高，穩定性好；和傳統電壓互 感器比較，傳感原理完全不同，不含鐵心，沒有諧振過電壓的威脅。


圖la是本發明的新型獨立式電子式電壓互感器的總體結構示意圖。 圖lb是本發明的新型獨立式電子式電壓互感器的另一總體結構示意圖。 圖2是本發明的電壓互感器傳感部分原理圖。
具體實施方式
本發明的總體結構如圖la所示，利用了倒立式氣體絕緣電流互感器的 絕緣結構。雙層屏蔽筒內層1和雙層屏蔽筒外層2構成地電位雙層屏蔽筒 4，並經支持絕緣子5固定在殼體6上， 一次導體7水平地^f黃貫雙層屏蔽層 內側固定在殼體6上， 一次導體7左端與殼體6電氣相連，右端經密封圈 和絕緣套8在電氣上與殼體6絕緣，殼體6的上部還安裝有爆破片3,可 用於釋放過高的SF6氣壓，保護殼體6和絕緣套管13;固定在雙層屏蔽筒 內層1的內表面上的金屬柱狀環9通過絕緣材料IO在電氣上與雙層屏蔽筒 內層1的內表面絕緣，且該金屬柱狀環9與一次導體7及雙層屏蔽筒4同 心，該金屬柱狀環9為低壓電極，在低壓電極9和雙層屏蔽筒內層1上分 別焊接出一根導線(ll、 12),這兩根導線(ll、 12)組成電壓互感器二次傳 感輸出取樣信號和地電極線； 一次導體7、雙層屏蔽筒內層l、雙層屏蔽筒 外層2、金屬柱狀環9及殼體6構成該互感器器身置於絕緣套管13上方， 絕緣套管13座裝於底座14之上；電壓互感器二次傳感輸出引線和地電極 線(ll、 12)從引線屏蔽管17中下穿到底座14並從底座14上的二次端子密 封接線盤16引出；同時雙層屏蔽筒內層l、雙層屏蔽筒外層2及引線屏蔽 管17均通過穿過引線屏蔽管17的導線與大地電氣連接。本發明的該結構 中充有SF6氣體18， 一次導體7與低壓電極9間均為SF。氣體絕緣。雙層屏 蔽筒4與高電位的殼體6間為環氧樹脂澆注固體絕緣的支持絕緣子5,也 可以用盆式絕緣子。底座14上還設置有SF6氣體密度控制器19、 SF6充氣 口 20及管道閥門21等用於充氣及監視SF6氣體密度用。信號調理調製電路22採用現有市場上電子式電壓互感器常用的信號 調理調製電路。直流電源23也從市場上購買。圖1 a中信號調理調製電路22及直流電源23均位於SF6氣體密封外的 接地屏蔽盒24內；圖1 b中信號調理調製電路22及直流電源23位於雙屏蔽層內層1和 外層2構成的地電位屏蔽筒4中。圖1 a中本發明的電壓互感器的二次信號輸出直接用電纜從絕緣乾套 13或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管17中向下傳輸至固定在底座14上 的電接線柱，再通過底座14上的電接線柱輸入信號調理調製電路22，此 時，該信號調理調製電路22和直流電源23均位於SF6氣體密封外的接地屏 蔽盒24內，該屏蔽盒可固定於底座外壁上，更利於直流電源23、信號調 理調製電路22的^f全修和維護。直流電源23的電源輸入可為交流或直流輸 入，由電纜15從控制室或現場就地供給。圖l b中本發明的電壓互感器的二次傳感信號輸出至電子式互感器的 信號調理調製電路22,該電路位於雙層屏蔽筒內層1、雙層屏蔽筒外層2 構成的地電位屏蔽筒4中，該電路將信號變換成數字光信號後，用光纖25 從絕緣瓷套13或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管17中向下傳輸至固定 在底座14上的光纖連接器26，然後用光纖25或光纜可將該光信號傳輸至 控制室或需要該電壓信號處。此時，該信號調理調製電路22的直流電源 23也位於地電位屏蔽筒4中，可用電纜15將直流電源23所需的電功率從 底座14通過絕緣瓷套13或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管17傳輸至地 電位屏蔽筒4中的直流電源23的輸入端。優點是信號抗幹擾能力很強。
權利要求
1、新型高壓獨立式電子式電壓互感器，包括一個沒有二次電流繞組的倒立式SF6氣體絕緣電流互感器、採用同軸圓柱形電容分壓原理構成的電子式電壓互感器、信號調理調製電路及直流電源，其特徵在於在倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的雙層屏蔽筒內層的內表面上固定金屬柱狀環，金屬柱狀環通過絕緣材料在電氣上與雙層屏蔽筒內層的內表面絕緣，且金屬柱狀環與一次導體和雙層屏蔽筒同心而構成同軸圓柱形電容器分壓原理的電子式電壓互感器，一次導體為高壓電極，金屬柱狀環為低壓電極，雙層屏蔽筒為地電極，在低壓電極和雙層屏蔽筒內層上分別焊接或固定電氣連接出一根導線作為電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導線與信號調理調製電路的信號輸入端連接，直流電源與信號調理調製電路的電源輸入端相連。
2、 根據權利要求1所述的新型高壓獨立式電子式電壓互感器，其特徵 在於採用倒立式SF6氣體絕緣電流互感器絕緣結構，雙層屏蔽筒內層和外 層構成地電位屏蔽筒，地電位屏蔽筒經支持絕緣子或盆式絕緣子固定在殼 體上， 一次導體水平橫貫雙層屏蔽筒並固定在殼體上， 一次導體一端與殼 體電氣相連，另一端經密封圈和絕緣套在電氣上與殼體絕緣，殼體的上部 還安裝有爆破片，固定在雙層屏蔽筒內層的內表面上的金屬柱狀環通過絕緣材料在電氣上與雙層屏蔽筒內層的內表面絕緣，且金屬柱狀環與一次導 體和雙層屏蔽筒同心， 一次導體為高壓電極，金屬柱狀環為低壓電極，雙 層屏蔽筒為地電極，在低壓電極和雙層屏蔽筒內層上分別焊接出一根導線 作為電壓互感器二次傳感輸出， 一次導體、雙層屏蔽筒內層、雙層屏蔽筒 外層、低壓電極及殼體構成互感器器身置於絕緣套管上方，絕緣套管座裝 於底座之上，電壓互感器二次傳感輸出的導線從引線屏蔽管中下穿到底座 並從底座上的二次端子密封接線盤引出與信號調理調製電路的信號輸入端 連接，直流電源與信號調理調製電路的電源端相連，雙層屏蔽筒內層、雙 層屏蔽筒外層及引線屏蔽管均通過導線與大地電氣連接，信號調理調製電 路和直流電源安裝於SF6氣體密封外的接地屏蔽盒內。
3、 根據權利要求2所述的新型高壓獨立式電子式電壓互感器，其特徵 在於將電壓互感器二次傳感輸出的導線與信號調理調製電路的信號輸入 端連接，直流電源與信號調理調製電路的電源輸入端相連，信號調理調製 電路和直流電源安裝於地電位屏蔽筒，再將信號調理調製電路的輸出端通 過光纖從引線屏蔽管中下穿到底座並從底座上的二次端子密封接線盤引 出。
4、 根據權利要求1或2所述的新型高壓獨立式電子式電壓互感器，其 特徵在於 一次導體與二次繞組及低壓電極間均為SF6氣體絕緣。
全文摘要
本發明涉及新型高壓獨立式電壓互感器，包括一個沒有二次電流繞組的倒立式SF6氣體絕緣電流互感器、採用同軸圓柱形電容分壓原理構成的電子式電壓互感器、信號調理調製電路及直流電源，在雙層屏蔽筒內層上固定低壓電極並與雙層屏蔽筒內層絕緣，且低壓電極與一次導體和雙層屏蔽筒內層同心，在低壓電極和雙層屏蔽筒內層上分別焊接或固定連接出一根導線作為電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導線與信號調理調製電路的信號輸入端連接，直流電源與信號調理調製電路的電源輸入端相連。本發明採用SF6作為主絕緣，絕緣結構簡單、絕緣強度高，完全克服電子式電壓互感器的缺陷大大降低了成本。
文檔編號G01R15/00GK101256892SQ200710169089
公開日2008年9月3日 申請日期2007年12月29日 優先權日2007年12月29日
發明者竇峭奇 申請人:武漢格藍若光電互感器有限公司