CN103208359B - 一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，包括用于安装一次导体与罗氏线圈电流互感器的头部、用于安装采集单元的底部和用于设置立式同轴电容分压器的支柱部分，同轴电容分压器包括高压电容和低压电容，所述立式同轴电容分压器设有至少两个低压电容，每个低压电容形成一路电压互感器输出。本发明的双传感头电压互感器，具备小型化，高抗干扰，高精度，高可靠性、低成本等优点。

Description

一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器

技术领域

本发明涉及一种气体绝缘电子式电流电压组合互感器。

背景技术

目前电子式电压互感器多采用电容分压结构，如CN202307504U等专利文献所公开的结构。使用一次屏蔽罩和悬浮筒体的同轴结构作为高压电容，用绝缘介质的同轴金属层结构作为低压电容，低压电容侧并上电阻引入采集器、经积分、放大、双A/D转换后，通过光电转换装置转化为光信号经光纤接入合并单元同步处理后到测量保护设备上。

随着电力系统向大容量，超高压和特高压方向发展，对电力设备小型化，智能化，高可靠性的要求也越来越高。针对国家电网对智能电网提出的110KV级以上电站测量系统采用双保护的原则，电压互感器需采用双传感头。

发明内容

本发明的目的是提供一个能够提供双传感头的支柱式气体绝缘电子式电流电压互感器，用以解决现有技术中只有单电压传感器头，而没有双电压传感头电子式互感器的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，包括用于安装一次导体与罗氏线圈电流互感器的头部、用于安装采集单元的底部和用于设置立式同轴电容分压器的支柱部分，同轴电容分压器包括高压电容和低压电容，所述立式同轴电容分压器设有至少两个低压电容，每个低压电容形成一路电压互感器输出。

所述高压电容包括用于与一次导体导电连接的高压钟罩式壳体（2）和均压屏蔽筒（10），以及与均压屏蔽筒同轴设置的悬浮电位管（5）。

所述低压电容由悬浮电位管内侧由外向内同轴布设的中间电容屏和低压电容屏，以及中间电容屏和低压电容屏之间的绝缘介质构成；中间电容屏包括至少两个沿同一圆周分布的、瓦形的、互不导电的第二金属层，低压电容屏为筒形的第三金属层。

所述悬浮电位管与第二金属层之间设有绝缘介质，悬浮电位管为高压电容屏。

悬浮电位管内侧还紧密贴设有第一金属层。

所述各第二金属层结构、大小均相同。

每个第二金属层和第三金属层均形成一个传感头接口，通过信号线连接采集单元。

所述均压屏蔽筒轴向长度大于所述高压电容屏。

本发明通过增加可分离为多个电气隔离部分的中间电容屏，形成多个低压电容，如两个，可实现双电压互感器传感头，双输出，双保护的功能，具备小型化，高抗干扰，高精度，高可靠性、低成本等优点。

附图说明

图1（a）是支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，图1（b）为局部视图；

图2是同轴结构原理图；

图3是阻容分压电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，如图1所示，采用传统SF6绝缘结构，包括支柱式SF6气体绝缘电子式电压互感器，同轴电容分压电压传感器和二次信号屏蔽引出线、二次处理回路采集单元、就地电源等。

具体来说，支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器包括用于安装一次导体的头部、用于安装采集单元的底部和用于设置立式同轴电容分压器的支柱部分，同轴电容分压器包括高压电容和低压电容。一次导体1穿过罗氏线圈壳体4，罗氏线圈3固定于线圈壳体4，罗氏线圈壳体4,通过盆式绝缘子固定于过度法兰上。一次导体1和穿心罗氏线圈4组成电流传感头，将电流传感头采集到的信号引至采集单元。高压电容包括用于与一次导体导电连接的高压钟罩式壳体2和均压屏蔽筒10，以及与均压屏蔽筒同轴设置的悬浮电位管5。均压屏蔽筒体长于高压电容屏，外接电场干扰完全被均压屏蔽筒体所屏蔽。均压屏蔽筒用于均匀电场并穿设走线管，均压屏蔽筒导电连接并紧固于过度法兰上，过度法兰紧固并导电连接高压钟罩式壳体，固定在复合空心绝缘子上。接地走线管绝缘支撑悬浮分压的悬浮定位管5，悬浮定位管作为高压电容屏。高压电容屏内侧由外向内同轴设置中间电容屏和低压电容屏。低压电容由中间电容屏和低压电容屏，以及中间电容屏和低压电容屏之间的绝缘介质构成；中间电容屏包括至少两个沿同一圆周分布的、瓦形的、互不导电的第二金属层，低压电容屏为筒形的第三金属层。悬浮电位管与第二金属层之间设有绝缘介质。高压电容屏与中间电容屏以它们之间的绝缘介质形成中间电容。每个第二金属层和第三金属层均形成一个传感头接口，并联匹配电阻，构成阻容分压电路，整体构成多传感头，能够分别采样电压信号电路。通过信号线连接采集单元。信号引出线均采用耐高温屏蔽线经过接地引线管7分别引至采集单元。采集单元安装在底座8内，输出数字光信号，经光纤输出。底座8要求防电磁干扰及外部环境污染，改善了电子回路的工作环境，减少电磁干扰，就地电源为采集单元供电，克服有源互感器存在的问题，供电稳定。在低压电容输出两端并联的大电阻，形成高电压抑制电路，在电压采集器输入端并联小电阻，保证电压信号传变精度。

第二金属层、第三金属层可以采用金属箔，第二金属层与第三金属层之间、悬浮电位管与第二金属层之间的绝缘介质可以采用工程塑料。作为一种实施方式，中间电容屏和低压电容屏可以采用整体的三层金属箔6构成，三层金属箔之间填充工程塑料，第一层金属箔紧密贴设在悬浮电位管内侧，与悬浮电位管导电短接，第一层金属箔与悬浮电位筒形成高压电容屏，第二金属箔62为中间电容屏，第三金属箔63为低压电容屏，一次导体与高压电容屏及它们之间的绝缘气体形成高压电容，高压电容屏与中间电容屏及它们之间的绝缘介质形成中间电容，中间电容屏与低压电容屏及它们之间的绝缘介质形成低压电容。本实施例中，第二金属箔为两个对称的瓦形。两个第二金属箔结构、大小均相同,这样构成两个低压电容。这样整体结构就构成了一个高压电容、两个中间电容、两个低压电容，从两个中间电容分别取信号，在两个低压电容侧分别并联高压抑值泄放电阻，就构成了双传感头分别采样电压信号。电路如图2、图3所示。高压屏蔽筒10和悬浮电位管5之间以SF6气体构成同轴电容C1，

$c_1=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_o{\mathrm{\ϵ}}_{r}l}{\ln \frac{b}{a}}---\left(1\right)$

式中：ε₀相对真空的介电常数；ε_ｒ介电常数；l电容屏长度；a悬浮管半径；b高压屏蔽半径。高压电容屏（第一层金属箔与悬浮定位管）与第二层金属屏成几何对称互两块的覆金属箔之间以工程塑料分别构成中间扇形（截面为扇形）同轴电容C2、C2′。第二层成几何对称互不电气导通的两块覆金属箔与第三层覆金属之箔间以工程塑料分别构成低压扇形同轴电容C3、C3′，第三层覆金属箔接地电位。由于中间电容屏和低压电容屏是扇形同轴电容，故C2、C2′、C3、C3′电容值可求，又因为第二层覆金属箔几何对称，故，C2=C2′，C3=C3′。

根据电气原理如图3所示,变比K1、K2，为：

$k1=k2=\frac{\mathrm{Ui}}{\mathrm{Uo}}=\left|\frac{\mathrm{\α}(1+j{Z}_0\mathrm{\ωC}1)}{j{Z}_0\mathrm{\ωC}1}\right|---\left(2\right)$

式中

$\mathrm{\α}=\frac{\sqrt{{\mathrm{\ω}}^2{(C_2+C_3)}^2{R}^2+1}}{\mathrm{\ω}{C}_{2}R}$

$Z_0=\frac{\mathrm{j\ωR}(C2+C3)+1}{2(\mathrm{j\ωC}2-{\mathrm{\ω}}^{2}C2C3R)}$

由于，C1、C2、C2′、C3、C3′均可根据结构尺寸求出，输出值U0=Uo′，匹配电阻R=R′可求。

Claims (6)

1.一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，包括用于安装一次导体与罗氏线圈电流互感器的头部、用于安装采集单元的底部和用于设置立式同轴电容分压器的支柱部分，同轴电容分压器包括高压电容和低压电容，其特征在于，所述立式同轴电容分压器设有至少两个低压电容，每个低压电容构成一路输出；所述高压电容包括用于与一次导体导电连接的高压钟罩式壳体(2)和均压屏蔽筒(10)，以及与均压屏蔽筒同轴设置的悬浮电位管(5)；所述低压电容由悬浮电位管内侧由外向内同轴布设的中间电容屏和低压电容屏，以及中间电容屏和低压电容屏之间的绝缘介质构成；中间电容屏包括至少两个沿同一圆周分布的、瓦形的、互不导电的第二金属层，低压电容屏为筒形的第三金属层。

2.根据权利要求1所述的一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，其特征在于，所述悬浮电位管与第二金属层之间设有绝缘介质，悬浮电位管为高压电容屏。

3.根据权利要求2所述的一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，其特征在于，悬浮电位管内侧还紧密贴设有第一金属层。

4.根据权利要求2或3所述的一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，其特征在于，所述各第二金属层结构、大小均相同。

5.根据权利要求4所述的一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，其特征在于，每个第二金属层和第三金属层均形成一个传感头接口，通过信号线连接采集单元。

6.根据权利要求4所述的一种支柱式气体绝缘电子式电流电压组合互感器，其特征在于，所述均压屏蔽筒轴向长度大于所述高压电容屏。