CN101713793A - 一种基于气体绝缘的直流高压测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力系统的直流高压输电测试技术，公开了一种基于气体绝缘的直流高压测量装置。它包括：高压单元，低压单元，基座，固定在基座上的绝缘套管；所述高压单元和低压单元串联，分别引出高压端子、中压端子和低压端子；所述高压单元置于绝缘套管内，绝缘套管通过上、下端盖密封并充注SF6气体，高压端子从上端盖引出，中压端子从下端盖引出与低压单元连接；所述低压单元和高压单元分别由串联的分压模块组成，组成高压单元的分压模块的串联级数多于组成低压单元的分压模块的串联级数；所述分压模块由并联连接的均压电容和分压电阻组成。

Description

一种基于气体绝缘的直流高压测量装置
技术领域
本发明涉及电力系统的直流高压输电测试技术，特别涉及一种基于气体绝缘的直流高压测量装置。
背景技术
高压直流输电具有输送容量大、输电损耗低、用地少、控制灵活等优点，可以点对点、大功率、远距离直接将电力送往负荷中心。在高压直流输电系统中，直流高压测量装置来传感直流电压信号，用于高压直流输电线路的保护及功率测量，作为判别直流系统运行状况，调整直流系统运行参数和运行方式的主要依据，是控制保护系统和功率计量系统地的重要组织部分。传统的直流高压测量装置采用绝缘油介质作为绝缘材料，其体积大、笨重，绝缘油容易渗漏、污染环境，出现事故容易引发火灾，甚至殃及其它电力设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小、重量轻、不易引发火灾的基于气体绝缘的直流高压测量装置。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的。
一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，包括：高压单元，低压单元，基座，固定在基座上的绝缘套管；所述高压单元和低压单元串联，分别引出高压端子、中压端子和低压端子；所述高压单元置于绝缘套管内，绝缘套管通过上、下端盖密封并充注SF6气体，高压端子从上端盖引出，中压端子从下端盖引出与低压单元连接；所述低压单元和高压单元分别由串联的分压模块组成，组成高压单元的分压模块的串联级数多于组成低压单元的分压模块的串联级数；所述分压模块由并联连接的均压电容和分压电阻组成。
本发明的进一步特点和改进在于：
所述绝缘套管为有机硅橡胶高压空心套管，套管外设置有绝缘伞。
所述绝缘套管内，充注SF6气体的压力为0.2～0.5MPa。
所述分压模块中，均压电容和分压电阻通过一对金属联板夹持，同时实现固定和并联的电连接。
所述高压单元中的多级分压模块的在绝缘套管内纵向叠置、串联固定。
所述基座具有中空的密封腔体，低压单元置于密封腔体内，密封腔体内充注有干燥空气；所述密封腔体内设置一光电转换器，中压端子和低压端子作为光电转换器的一对输入端子，光电转换器的输出通过光纤引出基座；所述基座的密封腔体内，充注干燥空气的压力为常压。
本发明的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，将高压单元设置在有机硅橡胶高压空心套管内，两端密封并充注SF6气体，因此，体积小、重量轻、不易引发火灾。同时，基座具有中空的密封腔体，低压单元置于密封腔体内，整个装置的结构布局合理和接线方便；密封腔体内设置一光电转换器，中压端子和低压端子作为光电转换器的一对输入端子，光电转换器的输出通过光纤引出基座，使用于数据处理的二次部分和用于高压采集的一次部分能够有效地进行隔离，提高人身安全和设备安全，并能够减小对二次部分的干扰，提高测量精度。
此外，低压单元和高压单元分别由串联的分压模块组成，组成高压单元的分压模块的串联级数多于组成低压单元的分压模块的串联级数；分压模块由并联连接的均压电容和分压电阻组成，能够有效解决直流电压下和故障情况雷电冲击电压下的电位分布的均匀性，提高高压单元的耐压水平和工作可靠性。
本发明采用套管结构、气体绝缘以及光纤传输形式，使直流高压测量装置体积小、重量轻，解决了电位隔离问题以及安全运行问题，并避免了信号传送过程中干扰问题，有利于电力系统向网络化、自动化和数字化方向发展的需求。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明的电路原理示意图；图中，r11、r12、r13、r14为高压单元中的分压电阻，c11、c12、c13、c14为高压单元中的均压电容，R2为低压单元中的分压电阻，C2为低压单元中的均压电容，F为过电压保护单元。
图2为本发明中绝缘套管和高压单元的装配示意图。
图3为图2的B-B视图。
图4为分压电阻的结构示意图。
图5为均压电容的结构示意图。
图6为基座结构示意图。
具体实施方式
参照图1，本实施例的气体绝缘直流高压测量装置中，分压器包括高压单元和低压单元，高压单元和低压单元串联，并分别引出高压端子、中压端子和低压端子，高压端子用于连接待测电压点，低压端子用于接地，中压端子为电压测量输出端。
高压单元由四级串联的分压模块组成，具体为：分压电阻r11与均压电容c11并联，作为第一分压模块；分压电阻r12与均压电容c12并联，作为第二分压模块；分压电阻r13与均压电容c13并联，作为第三分压模块；分压电阻r14与均压电容c14并联，作为第四分压模块；低压单元由一个分压模块组成，具体为：分压电阻R2与均压电容C2并联。本实施例仅为示意性的，高压单元和低压单元均可由多级串联的分压模块组成，只需满足分压要求即可。
分压电阻r11、r12、r13、r14串联组成高压单元的高压总电阻R1，是分压器的主体部分，当施加直流高压时，有直流电流流过该电阻；均压电容c11、c12、c13、c14串联组成高压单元的高压总电容C1，其主要作用就是当暂态电压施加到分压器时为分压器起均压作用，使暂态电场分布均匀，提高分压器的绝缘性能，R1、C1采用分段式分布使均压效果更好。R2是低压单元的低压电阻，当直流电流流过低压电阻时，就会在低压电阻上产生可测量的直流低电压。C2是低压单元的低压电容，主要作用在暂态电压的作用下起均压作用。分压电阻、均压电容采用同样的材质及结构，可减小温度对分压比的影响，选取高、低压电阻，高、低压电容的原则是：R1/R2＝C2/C1。
低压单元还包括过电压保护单元F和电光转换器。过电压保护单元F可以选用气体放电管、TVS管或压敏电阻，限制低压单元输出及后续电路的过电压。电光转换器是将低压单元输出的直流电压转换成数字信号，并将该数字信号转换成光信号，通过光纤传输光信号，再通过光电转换器将光信号转换为电信号(数字信号或模拟信号)输入二次设备。通过数字光信号传输可减少干扰，并能将二次设备与一次设备进行电气隔离，保证二次设备及人身的安全。
参照图2、图3，进一步说明绝缘套管和高压单元结构关系。高压单元置于绝缘套管4内，绝缘套管4通过上、下端盖5、6密封并充注SF6气体，充注SF6气体的压力为0.2～0.5MPa。上端盖5为铜材，其顶部浇注有上导电杆7，高压单元的顶部与上端盖7的内面中心焊接铜编织线(图中未示意)连接。下端盖6为硬质绝缘材料，其中心开设有中孔，高压单元的底部连接有下导电杆8，下导电杆8上下贯穿并伸出上述中孔，下导电杆8与下端盖6滑动密封。绝缘套管4为有机硅橡胶高压空心套管，其筒体为环氧树脂材料做成，筒体外设置有机硅橡胶绝缘伞(图中未示意)。
结合图4，本实施例的高压单元中，分压电阻包含绝缘支撑筒901、放置在绝缘支撑筒901内电阻体、固定在绝缘支撑筒901两端的金属端盖902以及设置在金属端盖902上表面的电引出端903。金属端盖902用于固定电阻体及改善电场分布，此外绝缘支撑筒901的筒壁上开设有散热孔904。结合图5，本实施例的高压单元中，均压电容的本体1001两端分别设置有屏蔽电极1002，屏蔽电极1002上固定有引线端盖1003。屏蔽电极1002可以平衡均压电容周围的电场。
结合图2、图3、图4、图5，分压模块中，均压电容10和分压电阻9通过一对金属联板11夹持，同时实现固定和并联的电连接，其中分压电阻9包括四个小电阻，四个小电阻围绕均压电容10布置。高压单元中，多个分压模块纵向叠置、串联连接，并且其金属联板11之间通过四根定位拉杆12固定，定位拉杆12为绝缘杆。
参照图6，基座的本体分为上部13和下部14，下部14连接安装基础，上部13连接位于绝缘套管4下端的下端盖6；同时，基座为中空的，其内腔通过隔板15分为上腔体和下腔体，隔板15和位于绝缘套管4下端的下端盖6使上腔体为一个密闭腔体，并且使连接在高压单元的底部的下导电杆8伸入密闭腔体内。
低压单元和光电转换器置于密封腔体内，密封腔体内充注有干燥空气，充注压力为常压。下导电杆和基座地之间连接低压单元，低压单元的两个端子分别为中压端子和低压端子，并作为光电转换器的一对输入端子，光电转换器的输出通过光纤穿过隔板后引出基座。

Claims (8)

1.一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，包括：高压单元，低压单元，基座，固定在基座上的绝缘套管；所述高压单元和低压单元串联，分别引出高压端子、中压端子和低压端子；所述高压单元置于绝缘套管内，绝缘套管通过上、下端盖密封并充注SF6气体，高压端子从上端盖引出，中压端子从下端盖引出与低压单元连接；所述低压单元和高压单元分别由串联的分压模块组成，组成高压单元的分压模块的串联级数多于组成低压单元的分压模块的串联级数；所述分压模块由并联连接的均压电容和分压电阻组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，所述绝缘套管为有机硅橡胶高压空心套管，套管外设置有绝缘伞。
3.根据权利要求1所述的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，所述绝缘套管内，充注SF6气体的压力为0.2～0.5MPa。
4.根据权利要求1所述的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，所述分压模块中，均压电容和分压电阻通过一对金属联板夹持，同时实现固定和并联的电连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，所述高压单元中的多级分压模块的在绝缘套管内纵向叠置、串联固定。
6.根据权利要求1所述的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，所述基座具有中空的密封腔体，低压单元置于密封腔体内，密封腔体内充注有干燥空气。
7.根据权利要求6所述的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，所述密封腔体内设置一光电转换器，中压端子和低压端子作为光电转换器的一对输入端子，光电转换器的输出通过光纤引出基座。
8.根据权利要求6所述的一种基于气体绝缘的直流高压测量装置，其特征在于，所述基座的密封腔体内，充注干燥空气的压力为常压。
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