CN101388285B - 现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：在1000kV电磁式标准电压互感器上安装液压升降装置，利用液压升降装置使得1000kV电磁式标准电压互感器能够缓慢竖立或卧倒；将其本体安装在用于运输并兼顾底座的托架上，在托架上安装由主要部件液压工作站和液压臂组成的液压升降装置；本体的重心处有转轴；在无需其它起吊设备(如汽车吊、行车等)帮助条件下，靠本发明自身安装的液压升降装置将高度达6～8m、重量达3吨以上的1000kV电磁式标准电压互感器缓慢卧倒或竖立，排除了大型精密测试装备在现场安装、使用时外冲击力对大型精密测试装备误差特性的影响，以便进行高压试验和储存运输。

Description

现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器及其制造方法

技术领域

本发明属于工频特高压测试和计量的大型精密装备，也简称高压试验装置，如高压标准电压互感器、高压试验变压器、高压直流发生器、各种电容或阻容高压分压器、高压标准电容器、高压试验用补偿电抗器、高压谐振试验装置等。其中主要的涉及1000kV工频特高压电压比例标准装置，是一种用于现场检测试验的测量不确定度优于3×10^-5的0.02级或0.01级1000kV特高压电磁式标准电压互感器，也是按比例变换工频电压大小的特高压计量器具。

本发明主要涉及工频特高压测试和计量的大型精密装备的现场检测问题，如用于1000kV电压等级变电站电压互感器及传感器误差特性现场检测，电压等级500kV～1000kV的高压实验室标准电压互感器、分压器误差特性的现场检测，用于500kV～1200等级的标准电压互感器、交流和直流分压器、试验变压器、直流电压发生器的现场检测，或1000kV电压以下(如500kV～1000kV)的类似精密测试设备和试验设备。

背景技术

1000kV电压等级电网的陆续建立，交流特高压电网的电量交换结算与电网损耗评估都离不开电压互感器和电流互感器误差特性的现场检测。

当额定工作电压超过500kV以上时，用于电压互感器误差特性检测的常规标准电压互感器高度超过3m；即使体积和高度比较小的SF6气体绝缘单级结构0.01级765kV标准电压互感器的高度也达到5m多。也就是说，受设备外绝缘尺寸限制，额定工作电压超过500kV的普通单级结构精密标准电压互感器只能卧倒运输。

如果普通单级结构的电磁式标准电压互感器采用卧倒运输方式，因内部结构特点，可能导致其关键部件——器身(由线圈和铁心构成)内部元件之间发生位移。特别是现场试验需要反复运输和设备起吊装配，这种位移会产生累积效应，严重者会导致绝缘水平下降或发生击穿现象；轻者可导致自身的误差特性发生变化，失去作为标准装置的功能，最终不能使用。此外，电压等级达1000kV需要卧倒运输的标准电压互感器属于大型精密测试仪器，自身重量超过5吨，运抵试验现场后，需要使用长臂吊车将设备树立起来，还要安装相关附属装备和配件，如底座和顶端均压环。首先， 大型起吊作业车在现场的作业面十分有限，起吊安装费用也相当高；其次，在大型精密测试设备的起吊和安装过程中，容易发生冲击外力对大型精密测试设备的影响，冲击外力作用可能导致大型精密测试设备本身的性能受到损害。

虽然1000kV电压等级变电站电压互感器也可以采用标准电容器测量电压系数的方法进行误差特性测量，但是满足1000kV电压等级电压互感器现场试验的标准电容器同样受高度条件制约，不能直立运输。而且高压标准电容器的结构通常是悬臂梁电极，卧倒运输极易造成高压电极和低压电极发生偏移，导致标准电容器电气性能(绝缘水平、电压系数等)降低。再者，高压标准电容器无法保存工频电压比例值，需要在较低的电压下溯源到标准电压互感器上。高压标准电容器更适合实验室内使用，现场使用的难度和成本非常大，不适合1000kV电压等级现场试验。

在500kV电网，在没有研制出现场用500kV标准电压互感器之前，曾经采用过耦合电容器的方法在现场测量电压互感器误差，但是这种方法远比使用标准电压互感器的方法复杂，各种附加误差的排除需要经验极其丰富的检测人员才能进行，测量不确定度很大，即使经验非常丰富的试验人员也很难熟练掌握其技术，目前已经被现场用500kV标准电压互感器所取代。此外，标准电容器方法也不适应实验室其它工频电压比例装置的现场校验。

串联结构的电磁式标准电压互感器也是1000kV电网现场检测电压互感器的设备之一，但是2005年武汉高压研究所在西北两座750站(官亭和兰州东)的现场试验发现，串级式标准电压互感器受临近效应影响较大。后来采用中间电位固定和二次绕组电位隔离的方式解决临近效应影响的措施研制出改进形串联式标准电压互感器。这种结构的标准电压互感器由三部分组成，需要采用起重设备现场安装，同样会增大使用成本，受现场场地限制影响；同时其误差特性(包括测量不确定度，长期稳定性)远远不如单级式标准电压互感器。

发明内容

本发明的目的是研制一种便于长途运输、频繁使用的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，以解决其现场检测问题，即在变电站现场使用时无需大型起吊车辆，减少现场试验作业面有限的问题，缩短现场试验时间，降低现场试验成本。

本发明主要解决两个方面问题：首先，在无需其它起吊设备(如汽车吊、行车等)帮助条件下，靠本发明自身安装的液压升降装置(主要由液压工作站和液压臂组成)将高度达6～8m、重量达3吨以上的大型试验装备缓慢卧倒或竖立，以便进行高压试验和储存运输。

其次，保证本发明的本体在卧倒、竖立状态下其内部部件的相对位置不要发生位移，提高现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器的本体在卧倒、竖立状态下的机械强度性能和抗外力冲击力的性能。

本发明的技术方案是：一种现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：在1000kV电磁式标准电压互感器上安装液压升降装置，利用液压升降装置使得1000kV电磁式标准电压互感器能够缓慢竖立或卧倒；

将1000kV电磁式标准电压互感器的本体安装在用于运输并兼顾底座的托架上，在托架上安装由主要部件液压工作站和液压臂组成的液压升降装置；

本体的重心在支撑架顶端的支撑轴附近，本体可以以支撑轴为中心旋转至60°～80°角度，以满足试验时高压出线的绝缘距离要求；在托架上，还安置有前缓冲支架和后缓冲支架，用于本体卧倒时的支撑；前缓冲支架和后缓冲支架在设计上具有一定的柔性度，可以缓冲外部冲击力的影响。

如上所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：本体内部采用盆式绝缘子或者绝缘拉杆固定连接高压出线套管和引线管的梅花触头插接件，将高压套管分成高压上套管和高压下套管两部分，用套管连接法兰连接高压上套管和高压下套管的同时，固定起到电位分布均匀作用的中间屏蔽，以保障中间屏蔽在卧倒和竖立状态下具有可靠的支撑机械强度而不发生相对位移。

如上所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：高压出线套管是由多节套管组合而成；当为两节套管组合时，套管连接法兰所处的地方作为支撑点固定在托架的上前缓冲架上，方便运输和卧倒存放时的支撑。

如上所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：高压出线套管一端和顶部法兰连接，一端和梅花触头插接件连接，高压出线套管受温度变化产生的热胀冷缩导致的长度变化由插接件缓冲。

如上所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：本体的重要组成部件器身，除了一般采用的用铁心的夹件将器身固定在器身箱体底板上外，在箱壁上对称安装有四根器身固定拉杆，用于固定器身，防止器身在卧倒、竖立状态下发生位移。

如上所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于： 用于安装器身的器身箱体，按照压力容器设计，箱壁材料采用具有防护外电磁场干扰影响的锅炉钢板制做。

如上所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器的制造方法，其特征在于：本体中的高压绕组采用点胶薄膜作为层间绝缘材料，为了固化彻底，高压绕组分三段或更多段绕制，每绕完一段后进行干燥固化处理，之后再绕制下一段。

本发明的电气原理与单级结构的量值溯源用1000kV电磁式标准电压互感器相同，误差特性非常稳定，但是在安装结构、运输使用方面有很大差异。本发明针对大型精密测试设备运输、吊装等过程中可能遇到的不利因素，以及现场试验作业面狭窄问题提出解决办法，可以大大降低现场试验成本。

为了解决大型精密测试装备在卧倒储存运输、竖立试验使用过程中受到外冲击力作用的影响，本发明在大型精密测试装备的本体上安装一套液压升降装置(主要由液压工作站和液压臂组成)，无需其它起吊装备配合，靠本发明自身安装的液压升降装置进行大型精密测试装备本体的卧倒、竖立操作。降低了大型精密测试装备现场检测成本，降低了大型精密测试装置现场检测工作的风险。

液压升降装置的支撑点及作用点的选择充分考虑了大型精密测试装备本体的重心位置，确保本发明在卧倒储存运输、竖立使用过程中各部位的受力合理及安全可靠，操作方便。

由于本发明可以自行卧倒和竖立，排除了大型精密测试装备在现场安装、使用时外冲击力对大型精密测试装备误差特性的影响。

附图说明

图1，是本发明实施例的工作状态及储藏、运输状态示意图。

图2，是本发明实施例的结构示意图。

图3，是图2中的本体结构示意图。

图4，是图3中的器身结构示意图。

图5.1，是图4中夹件示意图。

图5.2，是图5.1的俯视图。

图6，是图3中箱体结构示意图。

图7，是图4高压绕组结构示意图。

图8，是本发明实施例的箱体装配俯视示意图。

具体实施方式

图2中标记的说明：1-本体，2-托架，3-液压工作站，4-液压臂，5-前缓冲支架，6-后缓冲支架，7-支撑架，8-支撑轴。

图3中标记的说明：10-器身箱体，11-器身，12-过渡箱体，13-低压屏蔽，14-中间屏蔽，15-高压上套管，16-高压出线套管，17-外部顶端均压环，18-顶部法兰，19-套管连接法兰，20-高压下套管，21-插接件，22-盆式绝缘子，23-引线管。

图4中标记的说明：24-夹件，25-补偿绕组，26-低压绕组，27-高压绕组，28-高压屏蔽罩，29-绕组屏蔽，30-铁心，31-绝缘筒，32-侧屏蔽。

图6中标记的说明：34-箱壁，33-观测孔，35-二次出线盒，36-二次接线板，37-密控器，38-充气阀。

图8中标记的说明：39-器身固定拉杆。

本发明实施例的结构见图2，主要部件包括主体部件本体1(单级结构的1000kV电磁式标准电压互感器)和安装、运输用途的托架2构成；液压升降装置(包括液压工作站3和液压臂4)，用于本体1的卧倒和竖立升降作业；本体1的重心在支撑架7顶端附近的支撑轴8下侧，有利于本体1从卧倒状态旋转至斜立状态的力学合理性，且竖立状态可以满足试验时高压出线的绝缘距离要求；在托架2上，还安置缓冲支架5和6支撑本体1，且缓冲支架5、6设计上具有一定的柔性度，以缓冲外部冲击力的影响。

参见图3，本发明为了减缓本体1内部各部件耐受运输、竖立等状态下外力及自身重力影响，本体1内部采用盆式绝缘子22(或者绝缘拉杆)固定连接高压出线套管16和引线管23的插接件21(梅花触头)，确保高压出线套管16和引线管23在卧倒、竖立状态及温度变化导致高压出线套管16热胀冷缩变化不影响内部绝缘距离发生变化。

将高压套管分成高压上套管15和高压下套管20两部分，利用套管连接法兰19连接高压上套管15和高压下套管20的同时，固定起到电位分布均匀作用的中间屏蔽14，以保障中间屏蔽14在卧倒和竖立状态下具有可靠的支撑机械强度而不发生相对位移，同时提高套管的机械柔性，降低大型套管的制造难度；此外，高压上套管15和高压下套管20连接处在卧倒运输状态时，可作为支撑点固定在托架2的前缓冲架5上，缓解卧倒运输时 的外力影响；主要部件器身11固定在器身箱体10上，在器身箱体10上安置支撑轴8；高压出线套管16一端和顶部法兰18连接，一端和插接件21连接，高压出线套管16受温度变化产生的热胀冷缩导致长度变化由插接件21缓冲，也方便整体安装；外部顶端均压环17安装在顶部法兰18上，起到均匀电场的作用；过渡箱12用于安装盆式绝缘子22(或改为绝缘支撑杆)，插接件21(梅花触头)安装在盆式绝缘子22上，过渡箱12同时用于连接器身箱体10和高压下套管20；低压屏蔽13与中间屏蔽14用于高压套管内部的电场均匀。

参见图4，现场用标准电压互感器经常处于卧倒和竖立的操作，常常处于运输状态，受外力作用频繁，因此在设计和制造上，关键部件器身11有着特殊的要求。与一般电压互感器采用多个零件组成的夹件不同，夹件24为整体结构(见图5.1和图5.2)，以加强固定铁心30的强度；铁心30外侧的绝缘筒31有限位、防止位移的措施；补偿绕组25、低压绕组26及绕组屏蔽29绕制在绝缘筒31上，层间绝缘采用点胶薄膜，经高温固化处理后融为一体；高压屏蔽罩28、侧屏蔽32起到均匀内部电场强度作用；高压绕组27采用点胶薄膜作为层间绝缘材料，为了固化彻底，高压绕组27分三段或更多段绕制(见图7)，每绕完一段后进行干燥固化处理，之后再绕制下一段，使得干燥加温固化过程中各部位温度分布均匀，以保证高压绕组27的整体固化彻底，使高压绕组27融为一体，防止高压绕组27内部层间起皱及位移，确保绝缘性能。

用于安装器身11的器身箱体10，按照压力容器设计，箱壁34材料采用具有防护外电磁场干扰影响的锅炉钢板制做；观测孔33用于观察引线管23在安装过程中是否处于中心位置；二次出线盒35用于防护二次接线板36不受雨林及小动物进入；二次接线板36用于引出补偿绕组25和低压绕组26；密控器37用于监测本体1内部气体绝缘介质SF6的工作压力；充气阀38用于本体1的抽真空(排除空气、除湿)。

器身箱体10内部的一项重要措施是在箱壁34上安装有四根器身固定拉杆38(见图8)，用于器身11和箱壁34的可靠固定，防止器身11在卧倒、竖立状态下和箱壁34发生位移；箱壁34上焊接两个对称的支撑轴8，用于本体1在液压升降装置(主要由液压工作站3和液压臂4组成)的作用下，本体1以两个对称的支撑轴8为轴线(C、D方向)，朝向上和向卧方向旋转(A、B方向)。

Claims (6)

1.一种现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：在1000kV电磁式标准电压互感器上安装液压升降装置，利用液压升降装置使得1000kV电磁式标准电压互感器能够缓慢竖立或卧倒；

将1000kV电磁式标准电压互感器的本体安装在用于运输并兼顾底座的托架上，在托架上安装由主要部件液压工作站和液压臂组成的液压升降装置；

本体的重心在支撑架顶端的支撑轴附近，本体可以以支撑轴为中心旋转至60°～80°角度，以满足试验时高压出线的绝缘距离要求；在托架上，还安置有前缓冲支架和后缓冲支架，用于本体卧倒时的支撑；

本体内部采用盆式绝缘子或者绝缘拉杆固定连接高压出线套管和引线管的插接件，将高压出线套管分成高压上套管和高压下套管两部分，用套管连接法兰连接高压上套管和高压下套管的同时，固定起到电位分布均匀作用的中间屏蔽。

2.如权利要求1所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：高压出线套管是由多节套管组合而成；当为两节套管组合时，套管连接法兰所处的地方作为支撑点固定在托架的上前缓冲架上，方便运输和卧倒存放时的支撑。

3.如权利要求2所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：高压出线套管一端和顶部法兰连接，一端和插接件连接，高压出线套管受温度变化产生的热胀冷缩导致长度变化由插接件缓冲。

4.如权利要求3所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：本体的重要组成部件器身，除了一般采用的用铁心的夹件将器身固定在器身箱体底板上外，在箱壁上对称安装有四根器身固定拉杆，用于固定器身，防止器身在卧倒、竖立状态下发生位移。

5.如权利要求4所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器，其特征在于：用于安装器身的器身箱体，按照压力容器设计，箱壁材料采用具有防护外电磁场干扰影响的锅炉钢板制作。

6.如权利要求1或2或3或4或5所述的现场试验用1000kV电磁式标准电压互感器的生产方法，其特征在于：本体中的高压绕组采用点胶薄膜作为层间绝缘材料，为了固化彻底，高压绕组分三段或更多段绕制，每绕完一段后进行干燥固化处理，之后再绕制下一段。

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