CN103578725B - 开关设备用干式电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关设备用干式电压互感器，其特征在于矩形铁芯的两个芯柱上分别设有匝数和几何尺寸完全相同的平衡绕组，在两平衡绕组的外部分别设有匝数和几何尺寸相同且相互串接的串级式高压一次绕组，串联接头处与铁芯做等电位连接，其中一高压一次绕组的外部设有低压二次绕组，绝缘吊装件设置在低压绕组侧，其一端固定在铁芯的铁轭上，在高压一次绕组、低压二次绕组、裸露铁芯、以及高、低压引线的外部均设置有一定曲率半径和厚度的缓冲屏蔽层，在干式电压互感器器身外部设有绝缘保护体，位于开关设备气室外的绝缘保护体表面依次设有铝膜层和不锈钢壳体。其特点是降低了铁芯励磁损耗，空载电流小，承受过电压能力高，能够满足66kV开关设备使用要求。

Description

开关设备用干式电压互感器

技术领域

本发明涉及一种电压互感器，特别是电力配电系统中66kV气体绝缘开关设备用干式电压互感器。

背景技术

随着电力配电系统中66kV气体绝缘开关设备C-GIS向小型化、智能化以及结构模块化方向发展，开关设备体积相比传统设备减小了近2/3。已有的用于66kV开关设备上的电压互感器，因其铁芯、绕制在铁芯上的高压一次绕组和低压二次绕组以及平衡绕组等部件的结构设计不够合理，且采用变压器油作为复合绝缘，使得电压互感器的体积大，重量重，已不能满足小型化开关设备的使用要求。而用环氧树脂浇注的干式电压互感器，虽然具有体积小、全封闭、无油、免维护等优点，但因绝缘保护的电压等级较低，只适合在电压等级较低即40kV及以下电压等级的场合使用，用在66kV的开关设备上，容易发生击穿，影响电网的正常运行，使用范围受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、安全系数高、免维护、能够在66kV电压级别的高压开关设备上使用的干式电压互感器。

本发明的技术方案是：一种开关设备用干式电压互感器，包括绝缘保护体、绝缘吊装件、高压一次绕组、低压二次绕组、平衡绕组、铁芯，其特征在于矩形铁芯的两个芯柱上分别设有匝数和几何尺寸完全相同的平衡绕组，在两平衡绕组的外部分别设有匝数和几何尺寸相同且相互串接的串级式高压一次绕组，串联接头处与铁芯做等电位连接，其中一高压一次绕组的外部设有低压二次绕组，绝缘吊装件设置在低压绕组侧，其一端固定在铁芯的铁轭上，在高压一次绕组、低压二次绕组、裸露铁芯以及高、低压引线的外部均设置有一定曲率半径和厚度的缓冲屏蔽层，由绝缘吊装件、高压一次绕组、低压二次绕组、平衡绕组、铁芯组成干式电压互感器的器身,其外部设有由环氧树脂浇注而成的绝缘保护体，绝缘保护体的表面依次设有铝膜层和不锈钢壳体。

所述的绝缘吊装件是由金属连接板和绝缘吊装柱连接构成，金属连接板一端呈锥形，且位于绝缘吊装柱内，金属连接板锥形顶端设有钢珠，与钢珠相对应的绝缘吊装柱周壁上设有尖端屏蔽的屏蔽部件。

与钢珠相对应的绝缘吊装柱周壁上设有环形导向槽，导向槽内设有用于尖端屏蔽的屏蔽部件。

所述的屏蔽部件为屏蔽弹簧圈。

所述的缓冲屏蔽层是由内层缓冲层和外层屏蔽层两部分构成,其中内层缓冲层采用弹性材料制成，外层屏蔽层由半导体材料制成。

本发明采用了具有励磁损耗低，空载电流小，承受过电压能力高的矩形铁芯,可以应对电力网络系统中因各种原因产生的过电压，矩形铁芯的两个芯柱上分别设置匝数和几何尺寸完全相同的平衡绕组，以平衡铁芯两个芯柱的磁动势，增加磁耦合效果。将高压一次绕组分为匝数和几何尺寸相等的两级，分别绕制在矩形铁芯两芯柱上的平衡绕组外部，串联接头处与铁芯做等电位联接。低压二次绕组绕制在一高压一次绕组的外面。在高压一次绕组、低压二次绕组、裸露铁芯以及高、低压引线的外部均设置有一定曲率半径和厚度的缓冲屏蔽层，由绝缘吊装件、高压一次绕组、低压二次绕组、平衡绕组、铁芯组成干式电压互感器的器身,器身外部真空浇注环氧树脂形成绝缘保护体，绝缘保护体的形状可以根据设计要求制成各种几何形状。设置了由内层缓冲层和外层屏蔽层两部分构成的缓冲屏蔽层,其中缓冲层采用弹性材料制成，如压缩海绵和硅橡胶材料,屏蔽层有半导体材料制成，如半导体粘带和半导体皱纹纸，以消除环氧树脂固化成型或产品运行时产生的各种应力，并改善场强分布。电压互感器制造过程中吊装铁芯及在铁芯上安装其它部件所用的绝缘吊装件，是由金属连接板和绝缘吊装柱构成，金属连接板的一端固定在铁芯铁轭上，呈锥形的另一端浇注在绝缘吊装柱内，在其锥形顶端连接有钢珠，钢珠的设置可以防止发生金属连接板尖端部集中放电，均匀电场分布，同时还能有效防止金属连接板与绝缘吊装柱两者分离，保证连接的可靠性。在与钢珠相对应的绝缘吊装柱周壁上设有环形导向槽，导向槽内设有屏蔽部件，屏蔽部件与铁芯外部的屏蔽层相连接,进一步优化内部场强分布,彻底将内部高压尖端屏蔽在高压电场内部。在电压互感器绝缘保护体表面进行喷砂处理后，喷上一层铝膜层，铝膜层的外表面通过连接件将不锈钢壳体固定在绝缘保护体上，不导磁材料的铝膜层及不锈钢壳体，将电压互感器内部带电器身屏蔽在绝缘保护体内部，使产品外表面放电几率为零，产品的电气性能更加优良。

本发明的特点是：采用了矩形铁芯及分布合理的高、低压绕组和平衡绕组，缩小了产品的体积，降低了铁芯励磁损耗，空载电流小，承受过电压能力高，过电压系数由国家标准的1.9倍提高到2.5倍，可以应对网络系统中因各种原因产生的过电压；绝缘吊装件采用预先浇注，并且绝缘吊装件与绝缘保护体材料相同，介电常数一致，提高了带电铁芯与互感器外部接地部位之间的绝缘强度；球形钢珠，屏蔽弹簧及导向槽的设计，改善了电场分布，彻底消除了因电场过于集中出现尖端放电,降低了产品局部放电量，使产品的电气性能优于国家互感器标准要求，可以做到局放熄灭电压100kV，超过国家标准规定在87kV的测量电压下，局放小于50pC的要求；铝膜层与不锈钢壳体的全屏蔽措施，完全消除了产品外部放电放象；通过对电压互感器的设计，在减小体积的条件下，完全能够满足66kV开关设备使用要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明绝缘吊装件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示，66kV开关设备用干式电压互感器的铁芯7为矩形，材质为27ZH105，铁芯承受过电压因数为2.5，为了增加磁耦合效果，在铁芯两个芯柱分别设置匝数和几何尺寸完全相同的平衡绕组6,以平衡铁芯两个芯柱的磁动势，增加磁耦合效果。高压一次绕组4采用串级式连接，设置匝数和几何尺寸相等的两级，分别绕制在铁芯的两个芯柱上，且位于平衡绕组的外部，高压一次绕组的串联连接处与铁芯做等电压连接，电压互感器铁芯只承受1∕2的额定一次电压，采用这种逐级降压的结构，既可以改善产品内部电场分布，又可以减小产品的体积。在一高压一次绕组的外表面绕制低压二次绕组5。为了便于吊装制造电压互感器，在靠低压二次绕组侧的铁芯铁轭上分别对称固定连接有绝缘吊装件14，绝缘吊装件是由金属连接板19和绝缘吊装柱20连接构成，见图2，金属连接板一端固定连接在铁芯铁轭上，另一端呈锥形嵌入在绝缘吊装柱内，锥形顶端焊接有钢珠12，与钢珠相对的绝缘吊装柱周壁上设有环形导向槽13，导向槽内设有用于尖端屏蔽的屏蔽部件为屏蔽弹簧15。在高压一次绕组、低压二次绕组、平衡绕组、裸露的铁芯以及高、低压引线10、16的外部均设置有缓冲屏蔽层21，它由内层缓冲层和外层屏蔽层构成，缓冲层由压缩海绵和硅橡胶两种材料制成，屏蔽层为半导体粘带和半导体皱纹纸制成，缓冲屏蔽层厚度为互感器该厚度方向总长度的1.8/100，缓冲屏蔽层的设置实现了互感器的全屏蔽，通过消除应力和改善电场分布，保证互感器在体积减小和电压等级高的条件下安全可靠运行。在互感器器身的外部真空条件下浇注环氧树脂形成绝缘保护体3，绝缘保护体的形状尺寸根据安装空间及设计要求确定，安装在开关设备气室外的绝缘保护体，其裸露的表面进行喷砂处理后再喷上一层铝膜层2，铝膜层的外表面设有不锈钢壳体1，通过连接件固定连接在绝缘保护体上。在电压互感器的环氧树脂绝缘保护体的外部设置不导磁材料的铝膜层和不锈钢壳体，实现电压互感器全屏蔽，使电压互感器外表面放电几率为零。电压互感器的高压引线端设有绝缘柱11、安装法兰8和绝缘套管9，绝缘套管为锥形，其表面要求光洁，尺寸精确，以确保与C-GIS气室内的内锥绝缘子正确配合，避免发生高压沿面爬电现象。低压引线的端部设有金属电缆防水接头17。为方便移动和安装，在产品的上部设置四个安装吊环18。

Claims (3)

1.一种开关设备用干式电压互感器，包括绝缘保护体、绝缘吊装件、高压一次绕组、低压二次绕组、平衡绕组、矩形铁芯，矩形铁芯的两个芯柱上分别设有匝数和几何尺寸完全相同的平衡绕组，在两平衡绕组的外部分别设有匝数和几何尺寸相同且相互串接的串级式高压一次绕组，串联接头处与矩形铁芯做等电位连接，其中一高压一次绕组的外部设有低压二次绕组，绝缘吊装件设置在低压二次绕组侧，其一端固定在矩形铁芯的铁轭上，在高压一次绕组、低压二次绕组、裸露矩形铁芯以及高、低压引线的外部均设置有一定曲率半径和厚度的缓冲屏蔽层，由绝缘吊装件、高压一次绕组、低压二次绕组、平衡绕组、矩形铁芯组成干式电压互感器的器身,其外部设有由环氧树脂浇注而成的绝缘保护体，绝缘保护体的表面依次设有铝膜层和不锈钢壳体，其特征在于所述的绝缘吊装件是由金属连接板和绝缘吊装柱连接构成，金属连接板一端呈锥形，且位于绝缘吊装柱内，金属连接板锥形顶端设有钢珠，与钢珠相对应的绝缘吊装柱外周壁上设有尖端屏蔽的屏蔽部件。

2.根据权利要求1所述的开关设备用干式电压互感器，其特征在于与钢珠相对应的绝缘吊装柱外周壁上设有环形导向槽，导向槽内设有用于尖端屏蔽的屏蔽部件。

3.根据权利要求2所述的开关设备用干式电压互感器，其特征在于所述的屏蔽部件为屏蔽弹簧圈。