現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器及其製造方法
2023-05-31 22:11:16 3
專利名稱：現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器及其製造方法
技術領域：
本發明屬於工頻特高壓測試和計量的大型精密裝備，也簡稱高壓試驗 裝置，如高壓標準電壓互感器、高壓試驗變壓器、高壓直流發生器、各種 電容或阻容高壓分壓器、高壓標準電容器、高壓試驗用補償電抗器、高壓
諧振試驗裝置等。其中主要的涉及1000kV工頻特高壓電壓比例標準裝置， 是一種用於現場檢測試驗的測量不確定度優於3 X l(T5的0. 02級或0. 01級 lOOOkV特高壓電磁式標準電壓互感器，也是按比例變換工頻電壓大小的特 高壓計量器具。
本發明主要涉及工頻特高壓測試和計量的大型精密裝備的現場檢測問 題，如用於1000kV電壓等級變電站電壓互感器及傳感器誤差特性現場檢測， 電壓等級500kV 1000kV的高壓實驗室標準電壓互感器、分壓器誤差特性 的現場檢測，用於500kV 1200等級的標準電壓互感器、交流和直流分壓 器、試驗變壓器、直流電壓發生器的現場檢測，或1000kV電壓以下(如 500kV 1000kV )的類似精密測試設備和試驗設備。
背景技術：
1000kV電壓等級電網的陸續建立，交流特高壓電網的電量交換結算與
電網損耗評估都離不開電壓互感器和電流互感器誤差特性的現場檢測。
當額定工作電壓超過500kV以上時，用於電壓互感器誤差特性檢測的 常規標準電壓互感器高度超過3m;即使體積和高度比較小的SF6氣體絕緣 單級結構0. 01級765kV標準電壓互感器的高度也達到5m多。也就是說， 受設備外絕緣尺寸限制，額定工作電壓超過500kV的普通單級結構精密標 準電壓互感器只能臥倒運輸。
如果普通單級結構的電磁式標準電壓互感器採用臥倒運輸方式，因內 部結構特點，可能導致其關鍵部件——器身(由線圈和鐵心構成)內部元
件之間發生位移。特別是現場試驗需要反覆運輸和設備起吊裝配，這種位 移會產生累積效應，嚴重者會導致絕緣水平下降或發生擊穿現象；輕者可 導致自身的誤差特性發生變化，失去作為標準裝置的功能，最終不能使用。 此外，電壓等級達1000kV需要臥倒運輸的標準電壓互感器屬於大型精密測 試儀器，自身重量超過5噸，運抵試驗現場後，需要使用長臂吊車將設備 樹立起來，還要安裝相關附屬裝備和配件，如底座和頂端均壓環。首先，
大型起吊作業車在現場的作業面十分有限，起吊安裝費用也相當高；其次， 在大型精密測試設備的起吊和安裝過程中，容易發生衝擊外力對大型精密 測試設備的影響，衝擊外力作用可能導致大型精密測試設備本身的性能受 到損害。
雖然1000kV電壓等級變電站電壓互感器也可以採用標準電容器測量電 壓係數的方法進行誤差特性測量，但是滿足1000kV電壓等級電壓互感器現 場試驗的標準電容器同樣受高度條件制約，不能直立運輸。而且高壓標準 電容器的結構通常是懸臂梁電極，臥倒運輸極易造成高壓電極和低壓電極 發生偏移，導致標準電容器電氣性能(絕緣水平、電壓係數等)降低。再 者，高壓標準電容器無法保存工頻電壓比例值，需要在較低的電壓下溯源 到標準電壓互感器上。高壓標準電容器更適合實驗室內使用，現場使用的 難度和成本非常大，不適合1000kV電壓等級現場試驗。
在500kV電網，在沒有研製出現場用500kV標準電壓互感器之前，曾 經採用過耦合電容器的方法在現場測量電壓互感器誤差，但是這種方法遠 比使用標準電壓互感器的方法複雜，各種附加誤差的排除需要經驗極其豐 富的檢測人員才能進行，測量不確定度很大，即使經驗非常豐富的試驗人 員也很難熟練掌握其技術，目前已經被現場用500kV標準電壓互感器所取 代。此外，標準電容器方法也不適應實驗室其它工頻電壓比例裝置的現場 校驗。
串聯結構的電磁式標準電壓互感器也是1000kV電網現場檢測電壓互感 器的設備之一，但是2005年武漢高壓研究所在西北兩座750站(官亭和蘭 州東)的現場試驗發現，串級式標準電壓互感器受臨近效應影響較大。後 來採用中間電位固定和二次繞組電位隔離的方式解決臨近效應影響的措施 研製出改進形串聯式標準電壓互感器。這種結構的標準電壓互感器由三部 分組成，需要採用起重設備現場安裝，同樣會增大使用成本，受現場場地 限制影響；同時其誤差特性(包括測量不確定度，長期穩定性)遠遠不如 單級式標準電壓互感器。
發明內容
本發明的目的是研製一種便於長途運輸、頻繁使用的現場試驗用 1000kV電磁式標準電壓互感器，以解決其現場檢測問題，即在變電站現場 使用時無需大型起吊車輛，減少現場試驗作業面有限的問題，縮短現場試 驗時間，降低現場試驗成本。
本發明主要解決兩個方面問題首先，在無需其它起吊設備(如汽車
吊、行車等)幫助條件下，靠本發明自身安裝的液壓升降裝置(主要由液
壓工作站和液壓臂組成)將高度達6 8m、重量達3噸以上的大型試驗裝備 緩慢臥倒或豎立，以便進行高壓試驗和儲存運輸。
其次，保證本發明的本體在臥倒、豎立狀態下其內部部件的相對位置 不要發生位移，提高現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器的本體在臥 倒、豎立狀態下的機械強度性能和抗外力衝擊力的性能。
本發明的技術方案是:一種現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器， 其特徵在於在1000kV電磁式標準電壓互感器上安裝液壓升降裝置，利用 液壓升降裝置使得1000kV電磁式標準電壓互感器能夠緩慢豎立或臥倒；
將1000kV電磁式標準電壓互感器的本體安裝在用於運輸併兼顧底座的 託架上，在託架上安裝由主要部件液壓工作站和液壓臂組成的液壓升降裝 置；
本體的重心在支撐架頂端的支撐軸附近，本體可以以支撐軸為中心旋 轉至60° 80°角度，以滿足試驗時高壓出線的絕緣距離要求；在託架上， 還安置有前緩衝支架和後緩衝支架，用於本體臥倒時的支撐；前緩衝支架 和後緩衝支架在設計上具有一定的柔性度，可以緩衝外部衝擊力的影響。
如上所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器，其特徵在於 本體內部採用盆式絕緣子或者絕緣拉杆固定連接高壓出線管和引線管的梅 花觸頭插接件，將高壓套管分成高壓上套管和高壓下套管兩部分，用套管 連接法蘭連接高壓上套管和高壓下套管的同時，固定起到電位分布均勻作 用的中間屏蔽，以保障中間屏蔽在臥倒和豎立狀態下具有可靠的支撐機械 強度而不發生相對位移。
如上所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器，其特徵在於 高壓出線套管是由多節套管組合而成；當為兩節套管組合時，套管連接法 蘭所處的地方作為支撐點固定在託架的上前緩衝架上，方便運輸和臥倒存 放時的支撐。
如上所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器，其特徵在於 高壓出線管一端和頂部法蘭連接， 一端和梅花觸頭插接件連接，高壓出線 管受溫度變化產生的熱脹冷縮導致的長度變化由插接件緩衝。
如上所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器，其特徵在於 本體的重要組成部件器身，除了一般採用的用鐵心的夾件將器身固定在器 身箱體底板上外，在箱壁上對稱安裝有四根器身固定拉杆，用於固定器身， 防止器身在臥倒、豎立狀態下發生位移。
如上所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器，其特徵在於
用於安裝器身的器身箱體，按照壓力容器設計，箱壁材料採用具有防護外 電磁場幹擾影響的鍋爐鋼板製做。
如上所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器的製造方法，其
特徵在於本體中的高壓繞組採用點膠薄膜作為層間絕緣材料，為了固化 徹底，高壓繞組分三段或更多段繞制，每繞完一段後進行乾燥固化處理， 之後再繞制下一段。
本發明的電氣原理與單級結構的量值溯源用lOOOkV電磁式標準電壓互
感器相同，誤差特性非常穩定，但是在安裝結構、運輸使用方面有很大差 異。本發明針對大型精密測試設備運輸、吊裝等過程中可能遇到的不利因 素，以及現場試驗作業面狹窄問題提出解決辦法，可以大大降低現場試驗成本。
為了解決大型精密測試裝備在臥倒儲存運輸、豎立試驗使用過程中受 到外衝擊力作用的影響，本發明在大型精密測試裝備的本體上安裝一套液 壓升降裝置(主要由液壓工作站和液壓臂組成)，無需其它起吊裝備配合， 靠本發明自身安裝的液壓升降裝置進行大型精密測試裝備本體的臥倒、豎 立操作。降低了大型精密測試裝備現場檢測成本，降低了大型精密測試裝 置現場檢測工作的風險。
液壓升降裝置的支撐點及作用點的選擇充分考慮了大型精密測試裝備 本體的重心位置，確保本發明在臥倒儲存運輸、豎立使用過程中各部位的 受力合理及安全可靠，操作方便。
由於本發明可以自行臥倒和豎立，排除了大型精密測試裝備在現場安 裝、使用時外衝擊力對大型精密測試裝備誤差特性的影響。
圖l，是本發明實施例的工作狀態及儲藏、運輸狀態示意圖。
圖2，是本發明實施例的結構示意圖。 圖3，是圖2中的本體結構示意圖。 圖4,是圖3中的器身結構示意圖。 圖5. 1，是圖4中夾件示意圖。 圖5.2，是圖5. 1的俯視圖。 圖6，是圖3中箱體結構示意圖。 圖7，是圖4高壓繞組結構示意圖。
圖8，是本發明實施例的箱體裝配俯視示意圖。
具體實施例方式
圖2中標記的說明l一本體，2 —託架，3 —液壓工作站，4一液壓臂， 5—前緩衝支架，6 —後緩衝支架，7—支撐架，8—支撐軸。
圖3中標記的說明IO —器身箱體，ll一器身，12 —過渡箱體，13 — 低壓屏蔽，14一中間屏蔽，15 —高壓上套管，16 —高壓出線管，17 —外部 頂端均壓環，18 —頂部法蘭，19一套管連接法蘭，20 —高壓下套管，21 — 插接件，22 —盆式絕緣子，23 —引線管。
圖4中標記的說明24 —夾件，25—補償繞組，26—低壓繞組，27 — 高壓繞組，28 —高壓屏蔽罩，29 —繞組屏蔽，30 —鐵心，31 —絕緣筒，32 —側屏蔽。
圖6中標記的說明34_箱壁，33—觀測孔，35 — 二次出線盒，36 — 二次接線板，37—密控器，38 —充氣閥。
圖8中標記的說明39 —器身固定拉杆。
本發明實施例的結構見圖2，主要部件包括主體部件本體1 (單級結構 的1000kV電磁式標準電壓互感器)和安裝、運輸用途的託架2構成；液壓 升降裝置(包括液壓工作站3和液壓臂4)，用於本體1的臥倒和豎立升降 作業；本體1的重心在支撐架7頂端附近的支撐軸8下側，有利於本體1 從臥倒狀態旋轉至斜立狀態的力學合理性，且豎立狀態可以滿足試驗時高 壓出線的絕緣距離要求；在託架2上，還安置緩衝支架5和6支撐本體1， 且緩衝支架5、 6設計上具有一定的柔性度，以緩衝外部衝擊力的影響。
參見圖3,本發明為了減緩本體1內部各部件耐受運輸、豎立等狀態下 外力及自身重力影響，本體l內部採用盆式絕緣子22 (或者絕緣拉杆)固 定連接高壓出線管16和引線管23的插接件21 (梅花觸頭)，確保高壓出線 管16和引線管23在臥倒、豎立狀態及溫度變化導致高壓出線管16熱脹冷 縮變化不影響內部絕緣距離發生變化。
將高壓套管分成高壓上套管15和高壓下套管20兩部分，利用套管連 接法蘭19連接高壓上套管15和高壓下套管20的同時，固定起到電位分布 均勻作用的中間屏蔽14，以保障中間屏蔽14在臥倒和豎立狀態下具有可靠 的支撐機械強度而不發生相對位移，同時提高套管的機械柔性，降低大型 套管的製造難度；此外，高壓上套管15和高壓下套管20連接處在臥倒運 輸狀態時，可作為支撐點固定在託架2的前緩衝架5上，緩解臥倒運輸時
的外力影響；主要部件器身11固定在器身箱體10上，在器身箱體10上安 置支撐軸8;高壓出線管16—端和頂部法蘭18連接， 一端和插接件21連 接，高壓出線管16受溫度變化產生的熱脹冷縮導致長度變化由插接件21 緩衝，也方便整體安裝；外部頂端均壓環17安裝在頂部法蘭18上，起到 均勻電場的作用；過渡箱12用於安裝盆式絕緣子22 (或改為絕緣支撐杆)， 插接件21 (梅花觸頭)安裝在盆式絕緣子22上，過渡箱12同時用於連接 器身箱體10和高壓下套管20;低壓屏蔽13與中間屏蔽14用於高壓套管內 部的電場均勻。
參見圖4，現場用標準電壓互感器經常處於臥倒和豎立的操作，常常處 於運輸狀態，受外力作用頻繁，因此在設計和製造上，關鍵部件器身ll有 著特殊的要求。與一般電壓互感器採用多個零件組成的夾件不同，夾件24 為整體結構(見圖5. 1和圖5. 2)，以加強固定鐵心30的強度；鐵心30外 側的絕緣筒31有限位、防止位移的措施；補償繞組25、低壓繞組26及繞 組屏蔽29繞制在絕緣筒31上，層間絕緣採用點膠薄膜，經高溫固化處理 後融為一體；高壓屏蔽罩28、側屏蔽32起到均勻內部電場強度作用；高壓 繞組27採用點膠薄膜作為層間絕緣材料，為了固化徹底，高壓繞組27分 三段或更多段繞制(見圖7)，每繞完一段後進行乾燥固化處理，之後再繞 制下一段，使得乾燥加溫固化過程中各部位溫度分布均勻，以保證高壓繞 組27的整體固化徹底，使高壓繞組27融為一體，防止高壓繞組27內部層 間起皺及位移，確保絕緣性能。
用於安裝器身11的器身箱體10，按照壓力容器設計，箱壁34材料採 用具有防護外電磁場幹擾影響的鍋爐鋼板製做；觀測孔33用於觀察引線管 23在安裝過程中是否處於中心位置；二次出線盒35用於防護二次接線板 36不受雨林及小動物進入；二次接線板36用於引出補償繞組25和低壓繞 組26;密控器37用於監測本體1內部氣體絕緣介質SF6的工作壓力；充氣 閥38用於本體1的抽真空(排除空氣、除溼)。
器身箱體10內部的一項重要措施是在箱壁34上安裝有四根器身固定 拉杆38 (見圖8)，用於器身11和箱壁34的可靠固定，防止器身11在臥 倒、豎立狀態下和箱壁34發生位移；箱壁34上焊接兩個對稱的支撐軸8， 用於本體1在液壓升降裝置(主要由液壓工作站3和液壓臂4組成)的作 用下，本體l以兩個對稱的支撐軸8為軸線(C、 D方向)，朝向上和向臥方 向旋轉(A、 B方向)。
權利要求
1、一種現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器，其特徵在於在1000kV電磁式標準電壓互感器上安裝液壓升降裝置，利用液壓升降裝置使得1000kV電磁式標準電壓互感器能夠緩慢豎立或臥倒；將1000kV電磁式標準電壓互感器的本體安裝在用於運輸併兼顧底座的託架上，在託架上安裝由主要部件液壓工作站和液壓臂組成的液壓升降裝置；本體的重心在支撐架頂端的支撐軸附近，本體可以以支撐軸為中心旋轉至60°～80°角度，以滿足試驗時高壓出線的絕緣距離要求；在託架上，還安置有前緩衝支架和後緩衝支架，用於本體臥倒時的支撐。
2、 如權利要求1所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器， 其特徵在於本體內部採用盆式絕緣子或者絕緣拉杆固定連接高壓出線管 和引線管的插接件，將高壓套管分成高壓上套管和高壓下套管兩部分，用 套管連接法蘭連接高壓上套管和高壓下套管的同時，固定起到電位分布均勻作用的中間屏蔽。
3、 如權利要求2所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器， 其特徵在於高壓出線套管是由多節套管組合而成；當為兩節套管組合時， 套管連接法蘭所處的地方作為支撐點固定在託架的上前緩衝架上，方便運輸和臥倒存放時的支撐。
4、 如權利要求3所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器， 其特徵在於高壓出線管一端和頂部法蘭連接， 一端和插接件連接，高壓出線管受溫度變化產生的熱脹冷縮導致長度變化由插接件緩衝。
5、 如權利要求4所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器， 其特徵在於本體的重要組成部件器身，除了一般採用的用鐵心的夾件將器身固定在器身箱體底板上外，在箱壁上對稱安裝有四根器身固定拉杆， 用於固定器身，防止器身在臥倒、豎立狀態下發生位移。
6、 如權利要求5所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器， 其特徵在於用於安裝器身的器身箱體，按照壓力容器設計，箱壁材料採用具有防護外電磁場幹擾影響的鍋爐鋼板製作。
7、 如權利要求1或2或3或4或5或6所述的現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器的生產方法，其特徵在於本體中的高壓繞組採用點膠薄膜作為層間絕緣材料，為了固化徹底，高壓繞組分三段或更多段繞制， 每繞完一段後進行乾燥固化處理，之後再繞制下一段。
全文摘要
一種現場試驗用1000kV電磁式標準電壓互感器，其特徵在於在1000kV電磁式標準電壓互感器上安裝液壓升降裝置，利用液壓升降裝置使得1000kV電磁式標準電壓互感器能夠緩慢豎立或臥倒；將其本體安裝在用於運輸併兼顧底座的託架上，在託架上安裝由主要部件液壓工作站和液壓臂組成的液壓升降裝置；本體的重心處有轉軸；在無需其它起吊設備(如汽車吊、行車等)幫助條件下，靠本發明自身安裝的液壓升降裝置將高度達6～8m、重量達3噸以上的1000kV電磁式標準電壓互感器緩慢臥倒或豎立，排除了大型精密測試裝備在現場安裝、使用時外衝擊力對大型精密測試裝備誤差特性的影響，以便進行高壓試驗和儲存運輸。
文檔編號G01R15/14GK101388285SQ20081004834
公開日2009年3月18日 申請日期2008年7月10日 優先權日2008年7月10日
發明者璿 李, 剛 慄, 王均梅, 王曉琪 申請人:國網武漢高壓研究院