CN102543410B - 串级高电位供能装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种串级高电位供能装置，包括有铁芯及绝缘筒，所述铁芯的外周缠绕形成绝缘体，使所述铁芯成为全绝缘结构，所述绝缘体的上、下两端分别设有一次绕组、二次绕组，所述一次绕组及所述二次绕组上分别设有出线套管引出接线端子，所述铁芯、所述绝缘体、所述一次绕组及所述二次绕组均被固定于所述绝缘筒内。通过所述绝缘体实现所述一次绕组及所述二次绕组间的电位隔离，使所述一次绕组和所述二次绕组完全处于高压侧或完全处于低压侧，并通过所述绝缘筒实现串级高电位供能装置与外部电位的隔离。本发明能够安装于在线监测装置的高压部分与市电电源之间，解决了在线监测装置的高压部分的供电问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力设备，尤其是指一种串级高电位供能装置。
背景技术
现有技术通过在主设备高电位处安装在线检测装置解决其供能问题。在高压电气设备上安装在线监测装置可实时监测电气设备的状况，对设备故障做到早发现、早预警和早处理，以避免发展成恶性事故，是提高设备运行可靠性的重要措施之一。在线监测装置运行时往往需要在高压电气设备的高压部分进行数据采集和转换，由于存在高低位电位隔离的问题，无法直接使用市电电源供电，因此如何实现对该高压电气设备的高压部分进行数据采集和转换部件的供能是在线监测装置能否可靠运行的前提条件之一。
为解决上述问题，现有技术采取高电位取能、激光供能和太阳能供能等方法为高电位处的在线监测装置供能。但这些方法都存在以下不足：
1)高电位取能是在被监测的高压电气设备的高压部分使用变压器、互感器等设备降压来抽取电能供高电位处的监测部件使用，由于电源与在线监测装置均处于高电位，因此不需要电位隔离，此外供电功率可以做得较大，运行也比较稳定。但其电能需要从被监测的高压电气设备抽取，一旦高压电气设备退出运行，在线监测装置将无法工作，导致无法对高压电气设备的运行状态进行全程监测，特别是合闸和分闸暂态过渡过程的监测。
2)激光供能在技术上是目前较为先进的供能方法，它利用供能激光机将电能转换为激光通过光纤传输到高电位侧，再将激光转换为电能供高电位处的在线监测装置使用。由于光纤具有优良的绝缘性能，保证了高低电位间的隔离。但是目前激光供能模块成本较高，且发出功率较小，使用寿命也有限(在额定条件下工作仅约1000h)，因此在需要持续不间断较大功率供能的场合存在着较大的局限性，运行的可靠性也不高；
3)太阳能供能是利用太阳能电池+蓄电池的方法为高电位处的监测部件提供电能。该方法亦无高低电位隔离的问题，但存在单位功率较小以及受外界环境影响较大的不足，仅适合用于功率需求不大的场合。
发明内容
本发明的目的是提供一种串级高电位供能装置，其克服了现有技术的缺陷，能够安装于在线监测装置的高压部分与市电电源之间，解决了在线监测装置的高压部分的供电问题。
本发明是这样实现的：
一种串级高电位供能装置，其包括有上部铁芯及下部铁芯，上部绝缘体及下部绝缘体，及绝缘筒，所述上部铁芯的上端设有一次绕组，下端由内到外依次设有上部绝缘体和上部传递绕组；所述下部铁芯的上端依次设有下部绝缘体和下部传递绕组，所述下部铁芯的下端设有二次绕组，且所述上部传递绕组与所述下部传递绕组连接，所述一次绕组及所述二次绕组上分别设有出线套管引出其接线端子，所述铁芯、所述绝缘体、所述一次绕组及所述二次绕组均被固定于所述绝缘筒内。
通过所述绝缘体实现所述一次绕组及所述二次绕组间的电位隔离，使所述一次绕组和所述二次绕组完全处于高压侧或完全处于低压侧，并通过所述绝缘筒实现串级高电位供能装置与外部电位的隔离。
通过所述上部传递绕组与所述下部传递绕组实现电能传递。所述上部铁芯和所述下部铁芯形成二级串联结构，在使用时，设于所述上部铁芯上的一次绕组位于高压侧，为输出绕组，接入高电位处的在线监测装置，为其供能，且一次绕组接线端子与在线监测装置的电位相同；设于所述下部铁芯上的二次绕组位于低压侧，为输入绕组，接入市电电源。所述上部铁芯的上部传递绕组和所述下部铁芯的下部传递绕组相互连接，将市电电源从一级传递到二级至高电位侧输出。
优选的是，所述一次绕组及所述二次绕组串联有两个电阻分压器，两个所述电阻分压器之间引出连接线与所述上部传递绕组及所述下部传递绕组连接。
串级高电位供能装置采用分级绝缘，每级绝缘只需承受一半的电压，从而解决了单级油纸绝缘无法保证承受全电压的问题。将电阻分压器上二分之一全电压引出与传递绕组联接，使传递绕组均具有二分之一全电压的电位，由于二个传递绕组和各自铁芯之间仅承受有二分之一全电压，因此该处的绝缘体设计强度要求可大大降低，有效地保证了高低电位的隔离。
优选的是，所述绝缘筒的上、下两端均安装有法兰使所述绝缘筒内形成密封体，所述出线套管从所述法兰伸出，所述绝缘筒内装有绝缘油，不仅加强了所述一次绕组及所述二次绕组间的对地绝缘性，同时，利于所述串级高电位供能装置的散热。
可供选择的是，所述绝缘筒的材质为陶瓷或有机绝缘子绝缘件。
优选的是，所述绝缘体通过绕包绝缘线缠绕形成。
优选的是，所述绝缘筒的外壁设有绝缘伞裙。
优选的是，所述法兰的材质为金属或绝缘材料。
本发明串级高电位供能装置与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明串级高电位供能装置实现了一次绕组和二次绕组电位的绝对隔离，可以为在线监测装置的高电位监测部分提供持续稳定、不受被监测设备运行状态和外界环境影响的电源，实现对高压电气设备运行状况的全程监测，可及时发现故障隐患，有针对地采取有效措施，避免发生恶性事故，提高高压电气设备运行可靠性。可直接的避免意外事故发生，减少损失。
以电容器组在线监测装置为例，防止一次电容器群伤、群爆事故，其直接的避免电容器损坏的经济损失就达5～10万元左右，而避免停电检修经济效益就更大，以220kV、180MVA变压器为例，如防止一次事故，少停运5h，则减少损失电量900×103度，以0.5元／度计，则减少经济损失达45万元；社会效益则更大，如工业效益以4元／度计，则社会效益将达360万元。
附图说明
图1为本发明串级高电位供能装置实施例一的结构示意图；
图2为本发明串级高电位供能装置实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：
如图1所示，本发明串级高电位供能装置，其包括有铁芯1及绝缘筒2，所述铁芯1的外周通过绕包绝缘线缠绕形成绝缘体3，使所述铁芯1成为全绝缘结构，所述绝缘体3的上、下两端分别设有一次绕组4、二次绕组5，所述一次绕组4及所述二次绕组5上分别设有出线套管41、51引出其接线端子，所述铁芯1、所述绝缘体3、所述一次绕组4及所述二次绕组5均被固定于所述绝缘筒2内。通过所述绝缘体3实现所述一次绕组4及所述二次绕组5间的电位隔离，使所述一次绕组4和所述二次绕组5完全处于高压侧或完全处于低压侧，并通过所述绝缘筒2实现串级高电位供能装置与外部电位的隔离。
使用时，将所述一次绕组4的出线端子与在线监测装置的高压部分连接，形成高压侧，为输出绕组，将所述二次绕组5的出线端子与市电电源连接，形成低压侧，为输入绕组。所述一次绕组4和所述二次绕组5设于所述绝缘体3上，通过所述铁芯1的耦合，将市电电源传递到高电位侧，并通过所述绝缘体3实现串级高电位供能装置内部所述一次绕组4、所述二次绕组5间电位的隔离。
所述绝缘筒2的上、下两端均安装有法兰7使所述绝缘筒2内形成密封体，所述出线套管41、51从所述法兰7的预留孔伸出，所述法兰7的材质为金属或绝缘材。所述绝缘筒2内装有绝缘油，不仅加强了所述一次绕组4及所述二次绕组5间的对地绝缘性，同时，利于所述串级高电位供能装置的散热。
可供选择的是，所述绝缘筒2的材质为陶瓷或有机绝缘子绝缘件。为增强所述绝缘筒2的绝缘性，所述绝缘筒2的外壁设有绝缘伞裙。
如图2所示，在本优选实施例中，所述铁芯1包括有两个铁芯，分别为上部铁芯11和下部铁芯12，所述绝缘体3包括有上部绝缘体31和下部绝缘体32。其中，所述上部铁芯11的上端设有一次绕组4，下端由内到外依次设有上部绝缘体31和上部传递绕组33；所述下部铁芯12的上端依次设有下部绝缘体32和下部传递绕组34，所述下部铁芯12的下端设有二次绕组5；并且，所述上部传递绕组33与所述下部传递绕组34连接。
所述上部铁芯11和所述下部铁芯12形成二级串联结构，在使用时，设于所述上部铁芯11上的一次绕组4位于高压侧，为输出绕组，接入高电位处的在线监测装置，为在线监测装置供能，且所述一次绕组4接线端子与在线监测装置的电位相同；设于所述下部铁芯12上的所述二次绕组5位于低压侧，为输入绕组，接入市电电源。所述上部铁芯11的上部传递绕组33和所述下部铁芯12的下部传递绕组34相互连接，将市电电源从一级传递到二级至高电位侧输出。
所述一次绕组4及所述二次绕组5装串联有两个电阻分压器35、36，两个所述电阻分压器35、36之间引出连接线与所述上部传递绕组33及所述下部传递绕组34连接。
串级高电位供能装置采用分级绝缘，每级绝缘只需承受一半的电压，从而解决了单级油纸绝缘无法保证承受全电压的问题。将电阻分压器上二分之一全电压引出与传递绕组联接，使传递绕组均具有二分之一全电压的电位，由于二个传递绕组和各自铁芯之间仅承受有二分之一全电压，因此该处的绝缘体设计强度要求可大大降低，有效地保证了高低电位的隔离。
以500kV变电站中35kV电容器组上应用为例：
在在线监测装置中共配备了6台串级高电位供能装置，由于电容器台架处于1／2相对地电压，为保证安全运行，串级高电位供能装置采用高一等级即35kV绝缘水平，外部为瓷套的全密封结构，输入输出电压均为交流220V，容量为10VA，自投运以来一直运行正常。
以上仅为本发明的具体实施例，并不以此限定本发明的保护范围；在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种串级高电位供能装置，其特征在于，其包括有上部铁芯及下部铁芯，上部绝缘体及下部绝缘体，及绝缘筒；所述上部铁芯的上端设有一次绕组，下端由内到外依次设有所述上部绝缘体和上部传递绕组，所述下部铁芯的上端依次设有所述下部绝缘体和下部传递绕组，所述下部铁芯的下端设有二次绕组，且所述上部传递绕组与所述下部传递绕组连接，所述一次绕组及所述二次绕组上分别设有出线套管引出其接线端子，所述铁芯、所述绝缘体、所述一次绕组及所述二次绕组均被固定于所述绝缘筒内。
2.如权利要求1所述的串级高电位供能装置，其特征在于，所述一次绕组及所述二次绕组串联有两个电阻分压器，两个所述电阻分压器之间引出连接线与所述上部传递绕组及所述下部传递绕组连接。
3.如权利要求1所述的串级高电位供能装置，其特征在于，所述绝缘筒的上、下两端均安装有法兰使所述绝缘筒内形成密封体，所述出线套管从所述法兰伸出，所述绝缘筒内装有绝缘油。
4.如权利要求1所述的串级高电位供能装置，其特征在于，所述绝缘筒的材质为陶瓷或有机绝缘子绝缘件。
5.如权利要求1所述的串级高电位供能装置，其特征在于，所述绝缘体通过绕包绝缘线缠绕形成。
6.如权利要求1所述的串级高电位供能装置，其特征在于，所述绝缘筒的外壁设有绝缘伞裙。
7.如权利要求3所述的串级高电位供能装置，其特征在于，所述法兰的材质为金属或绝缘材料。
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