CN101458273B - 一种gis内部特快速暂态过电压测量用传感器 - Google Patents

Abstract

本发明属于高电压输变电测量技术领域，公开了一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器。它包括：心轴(4)，中空的壳体(1)，壳体(1)内滑动配合有内套(2)，所述内套(2)中部设置有环状的隔板(3)，隔板(3)两侧分别设置有环状的电容(7)，所述心轴(4)贯穿隔板(3)并夹紧固定隔板(3)两侧的电容(7)，所述壳体(1)的一端设置有抵压内套(2)的压紧盖(5)，压紧盖(5)中心设置有引线接头(6)，引线接头(6)的芯线与心轴(4)的一端接触，心轴(4)的另一端无接触伸出所述壳体(1)；隔板(3)两侧的电容(7)的负极通过隔板(3)、内套(2)、壳体(1)与地电连接，其正极与心轴(4)电连接。

Description

一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器 

技术领域

本发明属于高电压输变电测量技术领域，涉及高压变电站GIS内部特快速暂态过电压(以下简称VFTO)的现场测量，具体为一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器。 

背景技术

GIS(Gas Insulated Switchgear)在近二十年来的能源开发和城市电网，尤其在超高压和特高压工程的建设中得到日益广泛的应用。但是，随着GIS投入系统运行的台数增多，运行中不断出现盆式绝缘子闪络、导电杆连接处局部过热、漏气等问题。在诸多事故中，隔离开关、断路器的例行操作和其他原因引起的特快速暂态过电压引起人们的广泛关注。由它引发的较高电压等级的电气设备事故超过了雷电冲击和操作冲击下的事故率，尤其值得注意的是，避雷器对VFTO的限制能力非常有限，几乎没有多少保护作用。2008年10月750kV官亭和西宁系统调试时，官亭变电站一台750kV断路器投切一段空母线时发生了两次闪络，西宁一台750kV断路器在调试过程中也发生了一次闪络，而在此前的特殊交接试验中耐压一次通过。通过这三起事故的分析，认为是在断路器操作过程中产生VFTO引起闪络。 

由于GIS内部隔离开关和断路器操作及破坏性放电过程中，电压迅速跌落所产生的阶跃电压行波的反射和折射电压的叠加形成的过电压称为特快速暂态过电压，在IEC1321-1文中被定义为Very Fast Front TransientOver-Voltage(VFTO)即陡波前过电压。按其影响效果可分为内部VFTO、外部VFTO和瞬态外壳地电位抬高(TEV)三种。特快速暂态过电压波形取决于GIS的内部结构和外部设备的配置，GIS内部和外部每一点的波形都是不相同的，某些情况下1米的距离就会发生显著变化。频率变化范围最高可达100M赫兹，幅值可为系统电压的1.0pu～2.5pu，甚至更高，对GIS内部和外部设备(如变压器)的绝缘造成威胁。 

目前由于传感器的响应频率和现场的抗干扰能力等技术难题还不能很好解决，因此无法准确进行现场测量，只能通过仿真计算获得VFTO的水平，但是仿真计算和实际情况还存在较大的差异。在现场运行过程中通过限制隔离刀的某些操作来防止VFTO的产生，但是随着出线的增多，依靠这种方式的可操作性就越来越受到限制，因此，准确进行现场GIS中VFTO的测量就越来越迫切。 

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器，能够进行现场GIS的内部VFTO准确实测，频率响应范围宽，能够防止外界高频干扰的影响，方便了解现场GIS内部VFTO幅值和频率水平，校核其仿真计算结果，改进仿真计算模型。 

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器，其特征在于，包括：心轴，中空的壳体，壳体内滑动配合有内套，所述内套中部设置有环状的隔板，隔板两侧分别设置有环状的电容，所述心轴贯穿隔板并夹紧固定隔板两侧的电容，所述壳体的一端设置有抵压内套的压紧盖，压盖中心设置有引线接头，引线接头的芯线与心轴的一端接触，心轴的另一端无接触伸出所述壳体；隔板两侧的电容的负极通过隔板、内套、壳体与地电连接，其正极与心轴电连接；所述壳体、内套、隔板、心轴、压紧盖均采用铜或铝材料制成；所述电容的正极、负极均为带有翻边的圆环，并且正极圆环半径大于负极圆环；所述电容的介质为陶瓷材料。 

本发明的进一步特点在于： 

所述壳体的外形为柱状，与GIS通过螺纹连接。 

所述压紧盖与壳体通过螺纹连接。 

所述引线接头与压紧盖通过螺纹连接。 

所述心轴中部设置有一凸台，与一螺母配合夹紧固定隔板两侧的电容。 

本发明的传感器采用高频响应电容元件，整体采用同轴结构，避免了测量引线电感的影响；外套采用全屏蔽连接结构，避免了外界高频干扰的影响。使测量GIS内部VFTO的传感器的频率响应和抗高频干扰达到了IEC标准规定的测量要求。 

附图说明

图1为一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器结构示意图。 

具体实施方式

参照图1，GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器主要包括：壳体1、内套2、隔板3、心轴4、压紧盖5、引线接头6。壳体1外形为拄状，内部中空，壳体1内滑动配合有内套2，内套2中部设置有环状的隔板3，隔板3两侧分别设置有环状的电容7。电容7的正极、负极均为带有翻边的圆环，并且正极圆环半径大于负极圆环，中间介质为陶瓷材料。 

心轴4贯穿隔板3和隔板3两侧的电容7，通过设置在心轴3中部的凸台401与螺母402配合夹紧固定隔板3两侧的电容7，也可以通过两个螺母夹紧固定。隔板3两侧的电容7的负极通过隔板3、内套2、壳体1与地电连接，其正极与心轴4电连接。壳体1的一端设置有抵压内套2的压紧盖5，压紧盖5与壳体1通过螺纹连接，压紧盖5中心设置有引线接头6，引线接头6的芯线与心轴4的一端接触，作为传感器的输出；心轴4的另一端无接触伸出壳体1，与设置在GIS端盖或盆式绝缘子8上的VFTO测量端子9电连接。 

GIS厂家在生产时，VFTO测量端子9被固化到GIS端盖或盆式绝缘子8上，GIS导电杆与VFTO测量端子9之间存在分布电容，非测量状态，VFTO测量端子9与GIS端盖或盆式绝缘子8电连接地；测量状态，需要心轴4抵压VFTO测量端子9，VFTO测量端子9对地悬空，与心轴4电连接，GIS导电杆与VFTO测量端子9之间存在的分布电容作为高压电容，隔板3两侧的电容7并联后作为低压电容，心轴4通过引线接头6输出的电压即为GIS内VFTO电压。具体做法是：壳体1的心轴4无接触伸出端设置有与GIS连接的外螺纹，旋紧壳体1，心轴4抵压VFTO测量端子9，VFTO测量端子9对地悬空，心轴4作为分压测量点。 

本发明的壳体1、内套2、隔板3、压紧盖5可以采用铜或铝材料制成，一则有良好的接地作用，二则具有优良的屏蔽功能。本实施例优先采用铜材料制成。 

本发明隔板3两侧的电容7的介质为陶瓷材料，电容量范围在几个PF到几十个PF之间；整个传感器采用同轴结构，无引线电感影响，其频率响应范围为50Hz-100MHz，平直度在±1db以内，远远高于同类产品的50Hz-20MHz频率响应范围，能够满足110KV-1000KV等级的GIS内部特快速暂态过电压测量。 

Claims (5)

1.一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器，其特征在于，包括：心轴(4)，中空的壳体(1)，壳体(1)内滑动配合有内套(2)，所述内套(2)中部设置有环状的隔板(3)，隔板(3)两侧分别设置有环状的电容(7)，所述心轴(4)贯穿隔板(3)并夹紧固定隔板(3)两侧的电容(7)，所述壳体(1)的一端设置有抵压内套(2)的压紧盖(5)，压紧盖(5)中心设置有引线接头(6)，引线接头(6)的芯线与心轴(4)的一端接触，心轴(4)的另一端无接触伸出所述壳体(1)；隔板(3)两侧的电容(7)的负极通过隔板(3)、内套(2)、壳体(1)与地电连接，其正极与心轴(4)电连接；所述壳体(1)、内套(2)、隔板(3)、心轴(4)、压紧盖(5)均采用铜或铝材料制成；所述电容(7)的正极、负极均为带有翻边的圆环，并且正极圆环半径大于负极圆环；所述电容(7)的介质为陶瓷材料。

2.根据权利要求1所述的一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器，其特征在于，所述壳体(1)的外形为柱状，与GIS通过螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器，其特征在于，所述压紧盖(5)与壳体(1)通过螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器，其特征在于，所述引线接头(6)与压紧盖(5)通过螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种GIS内部特快速暂态过电压测量用传感器，其特征在于，所述心轴(4)中部设置有一凸台(401)，与一螺母(402)配合夹紧固定隔板两侧的电容(7)。

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