CN104655896B - 一种可拆卸交直流分压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可拆卸交直流分压器，包括：均压环、高压臂单元、低压臂单元、底座；本发明的核心部分是高压臂单元。所述高压臂单元由电阻组件和隔离支撑组件构成。电阻组件由电阻器固定于绝缘支撑桶上，绝缘支撑桶两端加内法兰构成。隔离支撑组件由外法兰5、均压电容器6、钳位电阻器11、绝缘桶12、伞裙13、绝缘支撑体22构成。根据需要分别将“高压臂单元”第一节、第二节….第n节对接配上低压臂单元构成“高压、高精度可拆卸交直流分压器”。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种分压器，特别是一种可拆卸交直流分压器。
【背景技术】
高压、超高压、高精度交直流分压器是构成高压交直流电压测量装置的基本元素，是交直流输电系统及高精度取样装置中的关键单元之一。典型应用是高压、特高压交直流电压精密分压测量领域及高压实验室。
我国高压、特高压交直流输变电系统最高电压等级是1100kV，高度大约：15.5m，其中均压环约1.5m；高压臂13.3m；低压臂单元0.2m；底座0.5m。按照传统的结构至少要有13.3m高，直径0.6m左右的外绝缘套管才能容纳“高压臂”。而如此大的外绝缘套管的制造成本高达50余万元，占整个分压器成本的30-40％。安装此分压器是要将13.3m的“高压臂”及电容、支撑等安装于底座上构成“内芯”，再将13.3m高度的绝缘管从“内芯”顶部套于“内芯”上。要安装的吊高高度大约是28m。如此庞然大物无论是给外绝缘套管内填充绝缘材料还是充SF6在生产场地完成是不可能的。
如果强行分节，则分节部分需要用金属法兰连接，而此处的金属法兰是“电磁悬空”的，经过一段加电使用后，在“电磁悬空”金属法兰上容易产生电荷积累，积累的电荷击穿大气或绝缘材料，而发生局部短路放电现象，从而对分压器本身产生破坏性的损伤。
可拆卸交直流分压器的发明解决了传统分压器的贵、大、笨问题，实现了高压、超高压、高精度交直流分压器全部在生产场地直接完成，给超高压输电测量带来一次革命。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种可拆卸交直流分压器，其适用于高压、超高压交直流分压器设计、生产、安装工厂化、模块化。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案予以实现的。
一种可拆卸交直流分压器，包括均压环、高压臂单元、低压臂单元，以及底座。所述高压臂单元为串联的若干个，所述低压臂单元为一个；所述高压臂单元和低压臂均包括有绝缘筒。位于最顶部的高压臂绝缘筒顶部安装所述均压环，所述低压臂绝缘筒通过连接底座金属法兰安装在底座上；相邻绝缘筒通过法兰连接，每一节绝缘筒内均安装有中空的绝缘对流支撑筒，所述绝缘对流支撑筒外壁粘接有分压电阻器，绝缘对流支撑筒和绝缘筒之间的环形空间设置有钳位电阻器，该钳位电阻器的两端分别与对应的法兰连接。
所有法兰均包括内法兰和外法兰，所有内法兰、外法兰均为金属材料制成，且内外法兰之间用绝缘隔离环隔开。
位于次顶部的各绝缘筒顶部的法兰中心位置均安装有节间连接件，该节间连接件采用金属弹性材料制成。
所述最顶端高压臂单元中的钳位电阻器的上端与高压端均压环连接，最低端的低压臂单元中的钳位电阻器下端与地连接，以供拆卸的不同部位的外法兰与所在部位的钳位电阻器连接，钳位外法兰的电位，保证整个外法兰的电位与分压器电位分布相同。
所述绝缘对流支撑筒和分压电阻器以及内法兰构成电阻组件，其他部件构成隔离支撑组件，所述电阻组件与隔离支撑组件通过绝缘隔离环构成物理上的电隔离。
所述钳位电阻器将绝缘筒与绝缘对流支撑筒形成的环形空间分割为内空间和外空间，其中，钳位电阻器与绝缘筒之间为外空间，钳位电阻器与绝缘对流支撑筒之间为内空间；所述外空间沿轴向方向设置有绝缘支撑体和均压电容器。
所述中空的绝缘对流支撑筒内部设置有用于对流散热的对流通道，所述法兰设置有与对流通道相通的法兰对流孔。
所述绝缘对流支撑筒的导热系数至少高于SF6导热系数的十倍。
所述绝缘对流支撑筒的内壁设置有齿状凸起齿，以增加散热面积和爬电距离。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明分压器将高压臂单元分为多节结构，相邻高压臂单元之间通过法兰连接，而在绝缘筒内部设置有绝缘对流支撑筒，绝缘对流支撑筒与绝缘筒之间的环形空间设置有钳位电阻器，该钳位电阻器的两端分别与对应的外法兰连接，使外漏的外法兰电位被“钳位”，不会产生电荷积累，更不会发生由此产生的击穿大气而引发的短路放电危险现象。而且采用本发明分压器结构后，方便交直流分压器的生产、安装，大大节约了生产成本。
【附图说明】
图1为本发明高压、高精度可拆卸交直流分压器的结构示意图。
图2为图1中圈A部分的放大结构示意图。
图3为图1中圈B部分节间连接件的结构示意图。
图4为图1中圈C部分的放大结构示意图。
图中：1---均压环；2---空气对流间隙；3---高压端端子；4---内法兰；5---外法兰；6---均压电容器7---绝缘对流支撑筒；8---分压电阻器；9---对流通道；10---法兰对流孔；11---钳位电阻器；12---绝缘筒；13---伞裙；14---固定螺栓；15---绝缘隔离环；16---低压臂单元；17---连接底座金属法兰；18---底座；19---分压端引出端子；20---接地端子；21---节间连接件；22---绝缘支撑体；23---内空间；24---外空间。
【具体实施方式】
下面根据附图对本发明分压器做详细说明。
图1为本发明分压器的结构示意图。图中圆圈表示要放大的部分。图2为图1中圈A部分的放大结构示意图。图中显示出3个安装螺钉将内法兰和外法兰同时与均压环(金属材料)连接，实现了高压端电阻组件和隔离支撑组件的连通。图3为图1中圈B部分的结构示意图。图4为图1中圈C部分的放大结构示意图，主要显示了低压臂单元、分压端引出端子及低压端电阻组件和隔离支撑组件的连通等结构。
请参阅图1至图4所示，本发明分压器包括均压环1、高压臂单元、低压臂单元，以及底座18。所述高压臂单元为若干个，所述低压臂单元为一个。所述高压臂单元通过高压端端子3引出，所述低压臂单元输出通过分压端引出端子19引出。
所述高压臂单元和低压臂均包括有绝缘筒12，所述位于最顶部的高压端的高压臂绝缘筒12顶部安装有所述均压环1，所述低压臂绝缘筒12安装在底座18上。
最顶端的绝缘筒12通过金属法兰与均压环1连接，所述金属法兰包括内法兰4和外法兰5，该内法兰4和外法兰5通过绝缘隔离环隔开，所示外法兰5通过固定螺栓与均压环1固定连接；所述低压臂的绝缘筒12通过连接底座金属法兰17与底座18连接，所述连接底座金属法兰17包括内法兰4和外法兰5。内、外法兰为金属材料制成。
位于次顶部的各绝缘筒12上端的内法兰设置有节间连接件21，该节间连接件21用金属弹性材料制成，这样，当上方的绝缘筒12安装在下一节绝缘筒12上时，所述节间连接件21被压下从而实现上下电阻组件的连接。此外，每一个内法兰和外法兰之间均由胶木制成的绝缘隔离环15相隔开；所述外法兰5在绝缘筒12外部的位置通过固定螺栓14固定连接，实现上下隔离支撑组件的连接。
每一节绝缘筒12内部均安装有中空的绝缘对流支撑筒7，绝缘对流支撑筒7内部为对流通道9，绝缘对流支撑筒7外壁设置有分压电阻器8，该分压电阻器8采用高压无感精密电阻器，且经过串接后去毛刺；高压无感精密电阻器的性能直接决定分压器的性能。所述内法兰4设置在绝缘对流支撑筒7顶部和底部且与绝缘对流支撑筒7同轴设置，所述内法兰4开设有与绝缘对流支撑筒7的对流通道9相通的内法兰对流孔10。
所述绝缘对流支撑筒7的导热系数高于SF6导热系数十倍以上。此外，所述绝缘对流支撑筒7的内壁设置有齿状凸起齿，以增加散热面积和爬电距离。
在所述绝缘对流支撑筒7和绝缘筒12之间的环形空间填充有固体的绝缘介质，该环形空间被钳位电阻器11在轴向方向分割为两部分，所述钳位电阻器11与绝缘筒12之间的空间为外空间24，钳位电阻器11与绝缘对流支撑筒7之间的空间为内空间23，在所述外空间沿轴向方向设置有绝缘支撑体22和均压电容器6。所述内空间23和外空间24是相互独立密封的，所述内空间23和外空间24填充有固体的绝缘材料。
所述钳位电阻器11的顶端与高压端连接，下端与地连接，可供拆卸的不同部位的外法兰与所在部位的钳位电阻器连接，钳位了外法兰的电位，使整个外法兰的电位与分压器电位分布相同。
所述均压电容器选用高压电容器，最高耐温90℃，起到均压作用；所述钳位电阻器是将分压电阻器与外界实现隔离，为承担分压“电阻组件”提供了一个不受外界湿度、污秽、法兰外露等影响的“净化”环境。
在本发明专利中，所述绝缘对流支撑筒7、分压电阻器8，以及内法兰共同构成电阻组件；所述均压电容器6、钳位电阻器11、绝缘筒12、绝缘筒外壁的伞裙13、节间连接件21、绝缘支撑体22，以及外法兰5共同构成隔离支撑组件。所述电阻组件产生的焦耳热传导到绝缘对流支撑筒7后，通过对流通道9以及内法兰对流孔10循环带走，达到散热的目的。
本发明所述的电阻组件连接于内法兰4。若干个高压臂单元和一个低压臂单元中的电阻组件通过节间连接件21互相连接；隔离支撑组件连接于外法兰。若干个高压臂单元和一个低压臂单元中的隔离支撑组件通过固定螺栓互相连接。内法兰和外法兰通过绝缘隔离环15连接，使电阻组件与外界构成物理上的电磁隔离。
所述高压臂单元主要包括由通过绝缘隔离环15粘接在一起的电阻组件以及隔离支撑组件，绝缘隔离环15保证了电阻组件与隔离支撑组件是物理上的电隔离。所述高压臂单元之间的连接是通过外法兰5用固定螺栓连接的，连接后的高压臂单元的隔离支撑组件之间通过固定螺栓14相互连接，电阻组件通过节间连接件21连接。
本发明所述的物理上的电隔离是指：在同一节高压臂单元或整个分压器中，承担分压的电阻组件与承担钳位、隔离、均压、连接、支撑的隔离支撑组件是互相物理上的电隔离的，仅仅在分压器的高压端和地端，电阻组件和隔离支撑组件是连通的。
本发明交直流分压器是根据要求将第一节、第二节…第n节高压臂单元对接配上均压环1、低压臂单元、底座等构成。该分压器的1到n节电阻组件和低压臂单元通过节间连接件21互相连接在一起的；同样，该分压器的1到n节隔离支撑组件通过固定螺栓14互相连接在一起的；仅在高压端和地端电阻组件和隔离支撑组件是连通的。N节电阻组件与低压臂组件的电阻组件承担分压功能；隔离支撑组件承担钳位、隔离、均压、连接、支撑功能。
在本发明分压器结构中，绝缘筒的环形空间(内空间23和外空间24)内填充的是固体的绝缘材料且相互密封，使得拆卸及使用时不存在泄露、受潮等因素只有对流通道及伞裙等与外界相通。
Claims (8)
1.一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：包括均压环(1)、高压臂单元、低压臂单元，以及底座(18)，所述高压臂单元为串联的若干个，所述低压臂单元为一个；所述高压臂单元和低压臂单元均包括有绝缘筒(12)，位于最顶部的高压臂绝缘筒(12)顶部安装所述均压环(1)，所述低压臂绝缘筒(12)通过连接底座金属法兰(17)安装在底座(18)上；相邻绝缘筒(12)通过法兰在绝缘筒(12)外部可拆卸连接，每一节绝缘筒内均安装有中空的绝缘对流支撑筒(7)，所述绝缘对流支撑筒(7)外壁粘接有分压电阻器(8)，在所述绝缘对流支撑筒(7)和绝缘筒(12)之间的环形空间设置有钳位电阻器(11)，该钳位电阻器(11)的两端分别与对应的法兰连接；绝缘筒顶部的法兰和均压环之间以及绝缘筒底部的底座金属法兰和底座之间分别形成有空气对流间隙(2)；所述中空的绝缘对流支撑筒(7)内部设置有用于对流散热的对流通道(9)，所述法兰设置有与对流通道(9)相通的法兰对流孔(10)；底部的空气对流间隙通过对流通道(9)连通顶部的空气对流间隙。
2.根据权利要求1所述的一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：所有法兰均包括内法兰(4)和外法兰(5)，其中，所有内、外法兰均为金属材料制成，且内外法兰之间用绝缘隔离环(15)隔开。
3.根据权利要求1所述的一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：位于次顶部的各绝缘筒顶部的法兰中心位置均安装有节间连接件(21)，该节间连接件采用金属弹性材料制成。
4.根据权利要求2所述的一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：所述最顶部高压臂单元中的钳位电阻器的顶端与高压端均压环连接，最低端的低压臂单元中的钳位电阻器下端与地连接，以供拆卸的不同部位的外法兰与所在部位的钳位电阻器连接，钳位外法兰的电位，保证整个外法兰的电位与分压器电位分布相同。
5.根据权利要求2所述的一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：所述绝缘对流支撑筒和分压电阻器以及内法兰构成电阻组件，其他部件构成隔离支撑组件，所述电阻组件与隔离支撑组件通过绝缘隔离环构成物理上的电隔离。
6.根据权利要求1所述的一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：所述钳位电阻器(11)将绝缘筒(12)与绝缘对流支撑筒(7)形成的环形空间分割为内空间(23)和外空间(24)，其中，钳位电阻器(11)与绝缘筒(12)之间为外空间(24)，钳位电阻器(11)与绝缘对流支撑筒(7)之间为内空间(23)；所述外空间(24)沿轴向方向设置有绝缘支撑体(22)和均压电容器(6)。
7.根据权利要求1所述的一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：所述绝缘对流支撑筒(7)的导热系数至少高于SF6导热系数的十倍。
8.根据权利要求1所述的一种可拆卸交直流分压器，其特征在于：所述绝缘对流支撑筒(7)的内壁设置有齿状凸起齿，以增加散热面积和爬电距离。
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