CN102737828A - 带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，包括电容分压器以及电磁单元箱体，电容分压器设置在电磁单元箱体上部。电容分压器内设有浸没在绝缘油内的高压电容C1和中压电容C2。电磁单元箱体内设有暂态过电压监测单元C3及保护模块，以及浸没在绝缘油内的电磁单元及中间变压器Tr。电磁单元包括串联的谐振电抗器L和阻尼器ZD。高压电容C1、中压电容C2以及暂态过电压监测单元C3串联；电磁单元与中压电容C2并联；暂态过电压监测单元C3与保护模块并联。本发明的电容式电压互感器内置暂态过电压监测单元C3，其与高压电容C1和中压电容C2构成电容式电压分压器，从而基于该监测单元C3获得较为准确的暂态过电压波形并同时能够兼顾工频电压信号的测量。

Description

带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器
技术领域
本发明涉及电压互感器，特别涉及一种内置暂态过电压监测单元的电容式电压互感器。
背景技术
电压互感器是一个带铁心的变压器，它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护器等；主要是电磁式的，而电容式电压互感器应用广泛；另有非电磁式的，如电子式、光电式。
随着输电电压等级的提高和远距离输电线路增加，暂态过电压威胁着电力系统输变电设备的绝缘安全。准确记录暂态过电压数据，结合电气设备绝缘配合与设备绝缘状态的关系综合分析，建立电力系统变电设备绝缘安全预测分析方法及对暂态过电压响应监测是非常重要的。目前，一些专家尝试基于变压器套管末屏安装电压传感器监测暂态过电压信号。此外，也有人基于GIS内置绝缘隔片和电容分压器来测量暂态过电压信号。目前尚需解决的关键问题是建立能够稳定、准确获取暂态过电压的分压传感装置。
有鉴于此，寻求一种带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器成为该领域技术人员的追求目标。
发明内容
本发明的任务是提供一种带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，它克服了现有技术的困难，其内置暂态过电压监测单元C3，其与高压电容C1和中压电容C2构成电容式电压分压器，从而基于该监测单元C3获得较为准确的暂态过电压波形并同时能够兼顾工频电压信号的测量。
本发明的技术解决方案如下：
一种带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，至少包括：电容分压器以及电磁单元箱体，电容分压器设置在电磁单元箱体上部；
所述电容分压器内设有浸没在绝缘油内的高压电容C1和中压电容C2；
所述电磁单元箱体内设有暂态过电压监测单元C3及保护模块，以及浸没在绝缘油内的电磁单元及中间变压器Tr；
所述电磁单元包括串联的谐振电抗器L和阻尼器ZD；
所述高压电容C1、中压电容C2以及暂态过电压监测单元C3串联；所述电磁单元与中压电容C2并联；所述暂态过电压监测单元C3与保护模块并联。
所述暂态过电压监测单元C3设有相互并联的无感电容元件。
所述无感电容元件按同轴圆周结构排列。
所述电容分压器的顶部设有一次接线端，所述一次接线端连接高压电容C1。
所述电容分压器的顶部设有一外置式金属膨胀器。
所述保护模块包括暂态过电压单元接地闸刀和接地端。
所述电磁单元箱体的一侧设有端子箱，其内设有暂态过电压单元接地闸刀和接地端，以及阻尼器连接片和二次输出端。
所述电磁单元箱体内设有电容分压器低压端对地保护间隙，电容分压器低压端对地保护间隙与暂态过电压单元接地闸刀并联。
所述电容分压器外部套接电容分压器瓷套管。
本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，本发明的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器内置暂态过电压监测单元C3，其与高压电容C1和中压电容C2构成电容式电压分压器，从而基于该监测单元C3获得较为准确的暂态过电压波形并同时能够兼顾工频电压信号的测量。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的系统连接框图。
图2为本发明一较佳实施例的暂态过电压监测单元结构示意图之一。
图3为本发明一较佳实施例的暂态过电压监测单元结构示意图之二。
图4为本发明一较佳实施例的电容式电压互感器典型结构的示意图。
图5为本发明一较佳实施例的电容式电压互感器典型结构的电路图。
图6为本发明一实施例与标准冲击分压器同时测量时的操作冲击电压下典型波形图。
图7为本发明一实施例与标准冲击分压器同时测量时的雷电冲击电压下典型波形图。
图8为本发明一实施例进行二次准确度试验时工频电压输出波形图。
附图标记：
1为电容分压器，2为电磁单元，3为高压电容C1，4为中压电容C2，5为中间变压器Tr，6为谐振电抗器L，7为阻尼器ZD，8为暂态过电压单元接地闸刀，9为阻尼器连接片，10为一次接线端，11为二次输出端，12为接地端，13为绝缘油，14为电容分压器瓷套管，15为电磁单元箱体，16为端子箱，17为外置式金属膨胀器，18为暂态过电压监测单元C3，19为电容分压器低压端对地保护间隙，20为无感电容元件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
参看图1，图中显示了本发明一较佳实施例的主要模块的连接关系。该电容式电压互感器至少包括：高压电容模块、中压电容模块、电磁单元模块、暂态过电压监测单元模块（也可称为低压电容模块）及其保护模块。模块之间电气联接关系为：高压电容模块、中压电容模块和暂态过电压监测单元模块串联（即暂态过电压监测单元模块与高压电容模块和中压电容模块组成电容式电压分压器），中压电容模块与电磁单元模块并联，暂态过电压监测单元模块与保护模块并联。保护模块由球形放电间隙和接地闸刀组成。
参看图2至图5，本发明的一种带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器主要由电容分压器1及电磁单元箱体15组成。电容分压器1设置在电磁单元箱体15上部。电容分压器1内设有浸没在绝缘油13内的高压电容C13和中压电容C24。电磁单元箱体15内设有暂态过电压监测单元C318及保护模块，电磁单元箱体15内还设置浸没在绝缘油13内的电磁单元2以及中间变压器Tr5。电磁单元2由串联的谐振电抗器L6和阻尼器ZD7组成。高压电容C13、中压电容C24以及暂态过电压监测单元C318串联，电磁单元2与中压电容C24并联。暂态过电压监测单元C318与保护模块并联。
暂态过电压监测单元C318设有相互并联的无感电容元件20。无感电容元件20按同轴圆周结构排列。电容分压器1的顶部设置一次接线端10，一次接线端10连接高压电容C13。电容分压器1的顶部设置一外置式金属膨胀器17。电容分压器1外部套接电容分压器瓷套管14。
保护模块包括暂态过电压单元接地闸刀8和接地端12。电磁单元箱体15的一侧设置端子箱16，其内设有暂态过电压单元接地闸刀8和接地端12，以及阻尼器连接片9和二次输出端11。电磁单元箱体15内设有电容分压器低压端对地保护间隙19，电容分压器低压端对地保护间隙19与暂态过电压单元接地闸刀8并联。
本发明的电容式电压互感器在实际安装使用中可采用如下方式：
如图2和图3中所示，暂态过电压监测单元结构内装有18个约3μF容值的无感电容元件，它们按同轴圆周结构排布，并联成一个具有约54μF容值的电容单元，75欧姆电阻布置在圆心实现同轴测量电缆的前端匹配。
参看图4和图5，本发明的电容式电压互感器应用暂态过电压监测单元，代替了排流线圈，同时添加了接地闸刀与放电间隙并联。
图6和图7显示了本发明一实施例与标准冲击分压器同时测量时的波形对比。试验结果来自于实施例基于普通500kV电容式电压互感器改装后，在高压大厅内进行冲击电压试验性能验证得到。图中高幅值为标准冲击分压器测量波形，低幅值为监测单元测量波形。
图8给出了本发明一实施例进行二次准确度试验时工频电压输出波形图。试验结果来自于实施例基于普通500kV电容式电压互感器改装后，在高压大厅内进行工频电压试验性能验证得到。
对于暂态过电压测量种类，本发明可用于电力系统运行设备上出现的任何形式的暂态电压，包括工频过电压、操作过电压和雷电过电压等。
本发明的暂态过电压监测单元C3内置无感电容元件，其布置结构可以变化，按对称结构方式布置即可；C3容值也可以变化，从而使得构成分压器的变比随之变动；75欧姆电阻可以换成50欧姆电阻，只要与测量电缆阻抗匹配即可。
综上所述，本发明的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器内置暂态过电压监测单元C3，其与高压电容C1和中压电容C2构成电容式电压分压器，从而基于该监测单元C3获得较为准确的暂态过电压波形并同时能够兼顾工频电压信号的测量。
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于，至少包括：电容分压器以及电磁单元箱体，电容分压器设置在电磁单元箱体上部；
所述电容分压器内设有浸没在绝缘油内的高压电容C1和中压电容C2；
所述电磁单元箱体内设有暂态过电压监测单元C3及保护模块，以及浸没在绝缘油内的电磁单元及中间变压器Tr；
所述电磁单元包括串联的谐振电抗器L和阻尼器ZD；
所述高压电容C1、中压电容C2以及暂态过电压监测单元C3串联；所述电磁单元与中压电容C2并联；所述暂态过电压监测单元C3与保护模块并联。
2.如权利要求1所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述暂态过电压监测单元C3设有相互并联的无感电容元件。
3.如权利要求2所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述无感电容元件按同轴圆周结构排列。
4.如权利要求1所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述电容分压器的顶部设有一次接线端，所述一次接线端连接高压电容C1。
5.如权利要求1所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述电容分压器的顶部设有一外置式金属膨胀器。
6.如权利要求1所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述保护模块包括暂态过电压单元接地闸刀和接地端。
7.如权利要求1所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述电磁单元箱体的一侧设有端子箱，其内设有暂态过电压单元接地闸刀和接地端，以及阻尼器连接片和二次输出端。
8.如权利要求1所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述电磁单元箱体内设有电容分压器低压端对地保护间隙，电容分压器低压端对地保护间隙与暂态过电压单元接地闸刀并联。
9.如权利要求1所述的带暂态过电压监测单元的电容式电压互感器，其特征在于：所述电容分压器外部套接电容分压器瓷套管。
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