CN105092929A - 一种改进的1000kv柱式电容式电压互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，包括电容分压器和电磁单元，所述电容分压器的低压端与电磁单元相连，其高压端与阻尼装置相连；所述阻尼装置包括并联的电阻和电感。本发明提供的技术方案有效抑制了施加于1000KV柱式电容式电压互感器的电容分压器上的高频电压及电流，提高了其绝缘性能，本电容式电压互感器成本低廉，设备整体密封性强，增加了耦合电容器之间连接可靠性，并有效降低了阻尼装置的总体设计高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电压互感器，具体讲涉及一种高压端串联有阻尼装置的1000KV柱式电容式电压互感器。
背景技术
柱式电容式电压互感器分为电容分压器和电磁单元两大部分，如图1所示；电容分压器由单节或多节耦合电容器构成，承担系统的一次电压。每节耦合电容器由多个电容单元串联而成，如图2所示。
1000kV柱式电容式电压互感器的电容分压器通常由5节耦合电容器叠装而成，每节耦合电容器内部有几十到上百个电容元件，每个电容元件有两个插接的引线片，电容元件通过引线片压接串联。
如此多的元件及连接点，使得1000kV柱式电容式电压互感器在特高压电网中运行时，容易遭受到雷电过电压、操作过电压(例如电力系统中隔离开关操作时，会产生高频电压及电流)等各种过电压的侵害，伴随着高频电压，在柱式电容式电压互感器内部流过高频电流，在高频电压及电流所产生的电、热及力的作用下，1000kV柱式电容式电压互感器内部电容元件的绝缘性能容易受到损坏。
因此，有必要对现有的1000kV柱式电容式电压互感器的结构进行改进，以抑制施加于电容分压器的高频电压及高频电流的幅值及频率，提高1000kV柱式电容式电压互感器的绝缘性能。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器。
本发明提供的技术方案是：一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，包括电容分压器和电磁单元，其改进之处在于：所述电容分压器的低压端与电磁单元相连，其高压端与阻尼装置相连；所述阻尼装置包括并联的电阻和电感。
优选的，所述电容分压器包括依次串联的耦合电容器；所述耦合电容器包括外瓷套管、同轴设于所述外瓷套管两端外侧的电容器法兰、同轴设于所述外瓷套管两端内侧的电容组件和膨胀器；两端的电容组件和膨胀器分别与两端的电容器法兰相连，所述电容组件通过留有裕度的导线与所述膨胀器相连。
进一步，所述电容组件包括依次串联的电容元件，所述电容元件由两层铝箔和设于所述两层铝箔之间的聚丙烯薄膜和电容纸卷绕，压扁后经真空浸渍处理制成；每个电容元件设有两个插接的引线片，所述电容元件通过所述引线片串联。
进一步，所述外瓷套管的外壁为伞群结构；所述外瓷套管的两端沿其轴线平行的方向分别设有螺孔；电容器法兰上设有平行于轴线方向贯穿的、孔径与所述外瓷套管两端孔径对应相等的螺孔，所述电容器法兰通过螺孔和贯穿所述螺孔的螺栓与外瓷套管固定；
所述外瓷套管内充有绝缘油，所述电容器法兰的内侧面同中心设有直径等于外瓷套管直径的凹槽；所述凹槽内安装有弹性密封圈。
进一步，所述膨胀器为圆柱体形波纹结构的金属密封腔体，所述膨胀器的一端与所述电容器法兰焊接，其另一端通过留有裕度的导线与电容组件顶端的引线片相连。
优选的，所述电阻和电感设于阻尼装置上、下法兰之间；所述阻尼装置下法兰上设有平行于轴线方向贯穿的螺孔，所述电容分压器高压端的电容器法兰上对应设有平行于轴线方向贯穿的、孔径等于所述螺孔孔径的安装孔，所述阻尼装置下法兰通过贯穿所述螺孔和所述安装孔的螺栓与所述电容器法兰固定。
进一步，所述电阻包括外壁上留有螺旋槽的绝缘筒和缠绕在所述绝缘筒的螺旋槽中的绕线电阻；所述绕线电阻两端分别焊接在所述阻尼装置上、下法兰上；所述绝缘筒用环氧树脂制作；所述绕线电阻用镍洛合金制作。
进一步，所述电感包括外壁上留有螺旋槽的绝缘筒和缠绕在所述绝缘筒的螺旋槽中的软导线；所述软导线两端分别焊接在所述阻尼装置上、下法兰上；所述绝缘筒用环氧树脂制作；所述软导线为漆包线；所述漆包线的线芯用铜制作。
进一步，所述电感同轴安装在所述电阻内；所述阻尼装置上、下法兰之间同轴设有硅橡胶套管；所述电阻和电感同轴安装在由所述阻尼装置上、下法兰和所述硅橡胶套管所组成的密封腔体内；所述硅橡胶套管的外壁为伞群状，所述密封腔体内充有SF6气体。
进一步，所述阻尼装置上、下法兰两侧分别设有平行于轴线方向贯穿的定位孔；两侧定位孔的间距等于所述绝缘筒的横截面外径；所述定位孔内固定有一端伸出定位孔后与绝缘筒外壁贴合的定位片；所述定位片上留有轴线与绝缘筒的轴线垂直的螺孔；所述绝缘筒的两侧分别设有径向贯穿的孔径与定位片上螺孔孔径对应相等的螺孔，所述定位片通过贯穿所述螺孔的螺栓与绝缘筒固定。
与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步：
1)将电阻和电感安装在阻尼装置上、下法兰之间，可通过阻尼装置下法兰与电容分压器高压端的电容器法兰可靠连接，阻尼装置安装更加方便；同时相比于将阻尼装置串联在其他部位，将阻尼装置安装在电容分压器的顶端，节省了安装阻尼装置所用部件，降低了成本。
2)本发明采用电阻电感并联的方式来抑制过电压，电感取值为微亨级，根据感抗计算公式，在工频条件下，感抗值很小，与电阻并联后，整体并联阻抗很小，减小了阻尼装置对柱式电容式电压互感器误差的影响；在高频情况下，由电感与电阻组成的并联电路实现对过电压的抑制，电感在高频情况下对电压电流有很强的抑制作用，但电感两端承受电压过高，并联电阻后，可使得元件两端承受电压降低，保证了阻尼装置的绝缘性能。
3)阻尼装置上、下法兰和硅橡胶套管组成密封腔体，腔体内部充SF6气体，有效提高了阻尼装置内部的绝缘强度，降低了阻尼装置的总体设计高度。
4)电感及电阻分别缠绕在外壁留有螺旋槽的绝缘筒上，电感同轴安装在电阻内；并置于内部充满SF6气体的密封腔体内，有效保证了电感和电阻在长期运行过程中参数的稳定性。
5)膨胀器的一端与电容器法兰焊接，其另一端通过留有裕度的导线与电容组件顶端的引线片相连；可防止膨胀器在上下移动过程中导致电容元件与膨胀器脱离、或膨胀器与电容器法兰脱离，提高了耦合电容器之间的连接可靠性。
6)电容器法兰的内侧面同中心设有直径等于外瓷套管直径的凹槽；凹槽内安装有弹性密封圈，弹性密封圈用NBR丁腈橡胶制作，可有效密封内部的十二烷基苯绝缘油，保证设备整体密封性能。
附图说明
图1为现有的柱式电容式电压互感器的电路原理图；
图2为图1中耦合电容器C1的电路原理图；
图3为本发明提供的1000KV柱式电容式电压互感器的电路原理图；
图4为本发明提供的1000KV柱式电容式电压互感器的高压端耦合电容器与阻尼装置的连接示意图；
图5为图4中阻尼装置的结构示意图。
其中：1-阻尼装置上法兰；2-电阻；3-电感；4-硅橡胶套管；5-电容器上法兰；6-阻尼装置下法兰；7-膨胀器；8-引线片；9-电容元件；10-外瓷套管；11-电容器下法兰；12-电容分压器；13-电磁单元。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
本发明提供一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其电路原理图如图3所示，通过在1000kV柱式电容式电压互感器的高压端安装阻尼装置来阻尼过电压，抑制施加于电容分压器的高频电压及电流，提高电压互感器的绝缘性能。
图3中1000KV柱式电容式电压互感器顶端的耦合电容器与阻尼装置固定，其结构如图4所示。耦合电容器包括外瓷套管10、电容器法兰、膨胀器7和电容组件。耦合电容器顶端安装阻尼装置。
外瓷套管10用于装入电容元件9，并提高其外绝缘水平；其外壁为伞群结构，伞群为直径不等的大小伞；外瓷套管10的最小有效爬电距离为27500mm；外瓷套管10内部充有十二烷基苯绝缘油，用于浸渍聚丙烯薄膜与电容器纸复合的绝缘介质，提高整体电气性能。
电容器法兰同轴安装在外瓷套管10两端，将电容器芯体密封于外瓷套管10内部；电容器法兰上设有平行于轴线方向贯穿的螺孔，同时在外瓷套管10的两端分别设有孔径与电容器法兰上的螺孔孔径相等，位置相对应的螺孔，电容器法兰通过贯穿螺孔的高强度螺栓与外瓷套管10固定；螺栓用不锈钢制作。
为了加强电容器法兰与外瓷套管10的密闭性，防止外瓷套管10内的绝缘油外渗，电容器法兰与外瓷套管10相接触的一面同中心设有直径等于外瓷套管10直径的凹槽；将电容器法兰与外瓷套管10固定时，在凹槽内安装弹性密封圈，弹性密封圈用NBR丁腈橡胶制作，可有效密封内部的十二烷基苯绝缘油，保证设备整体密封性能。
膨胀器7为波纹结构的金属密封腔体，同轴安装在电容元件9和电容器上法兰5之间，金属膨胀器7的尺寸随着环境温度的变化而变化，用于补偿外瓷套管10内温度变化时绝缘油体积的变化；膨胀器7的一端与电容器法兰焊接，其另一端通过留有裕度的导线与电容元件9连接，可防止膨胀器7在上下移动过程中，导致金属膨胀器7与电容器法兰脱离、或者膨胀器7与电容元件9脱离；提高耦合电容器之间的连接可靠性。
电容组件设于膨胀器7和电容器下法兰11之间，包括依次串联的电容元件9，电容元件9由两层铝箔和设于两层铝箔之间的聚丙烯薄膜和电容纸卷绕、压扁后经真空浸渍处理制成；每个电容元件9设有两个插接的引线片8，电容元件9通过引线片8串联。
电容组件与电容器下法兰11通过直接压接方式连接，并通过底端电容元件9的引线片8与电容器下法兰11串联，电容组件顶端的电容元件9通过引线片8与连接金属膨胀器7的导线相连，从而通过金属膨胀与电容器上法兰5串联。
阻尼装置同轴安装在1000KV柱式电容式电压互感器高压端的耦合电容器顶端，其结构如图5所示，阻尼装置包括阻尼装置上、下法兰以及同轴设于阻尼装置上、下法兰之间的电阻2和电感3，电阻2与电感3并联。
电阻2由环氧树脂制作的绝缘筒和镍洛合金制作的绕线电阻2组成，绝缘筒的外壁上留有螺旋槽；绕线电阻2缠绕在绝缘筒的螺旋槽内，绕线电阻2的两端分别焊接在阻尼装置上、下法兰上。
电感3由环氧树脂制作的绝缘筒和软导线组成，绝缘筒的外壁上留有螺旋槽；软导线缠绕在绝缘筒的螺旋槽内，软导线的两端分别焊接在阻尼装置上、下法兰上；软导线为漆包线，漆包线的线芯为铜导线。
电感3的绝缘筒同轴安装在电阻2的绝缘筒内部；阻尼装置上、下法兰之间同轴安装有硅橡胶套管4；电感3和电阻2同轴安装在由阻尼装置上、下法兰和硅橡胶套管4所组成的密封腔体内；为了提高阻尼装置内部的绝缘强度，降低阻尼装置的总体设计高度，腔体内部充有SF6气体。
阻尼装置下法兰6上设有平行于轴线方向贯穿的螺孔，柱式电容式电压互感器高压端的耦合电容器顶端的电容器法兰上设有位置与阻尼装置下法兰6上螺孔位置相对应、孔径与阻尼装置下法兰6上螺孔孔径大小相等的螺孔；阻尼装置下法兰6通过贯穿螺孔的螺栓与高压端耦合电容器顶端的电容器法兰固定。
阻尼装置上、下法兰的内侧面上同中心设有直径等于硅橡胶套管4横截面直径的圆形凹槽；硅橡胶套管4两端分别通过过盈配合安装于圆形凹槽内；并在硅橡胶套管4与阻尼装置上、下法兰内侧面的接触部位涂覆有密封胶，以提高硅橡胶套管4的密封性，防止SF6气体外漏。
阻尼装置上、下法兰两侧分别设有平行于轴线方向贯穿的定位孔；两侧定位孔的间距等于绝缘筒的横截面外径；定位孔内固定有一端伸出定位孔后与绝缘筒外壁相贴合的定位片；定位片上留有轴线与绝缘筒的轴线垂直的螺孔；绝缘筒的两侧分别设有径向贯穿的、孔径与定位片上螺孔孔径对应相等的螺孔，定位片通过贯穿螺孔的螺栓与绝缘筒固定，从而将绝缘筒固定在阻尼装置上、下法兰之间；定位片和螺栓均用不锈钢制作。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，包括电容分压器和电磁单元，其特征在于：所述电容分压器的低压端与电磁单元相连，其高压端与阻尼装置相连；所述阻尼装置包括并联的电阻和电感。
2.如权利要求1所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述电容分压器包括依次串联的耦合电容器；所述耦合电容器包括外瓷套管、同轴设于所述外瓷套管两端外侧的电容器法兰、同轴设于所述外瓷套管两端内侧的电容组件和膨胀器；两端的电容组件和膨胀器分别与两端的电容器法兰相连，所述电容组件通过留有裕度的导线与所述膨胀器相连。
3.如权利要求2所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述电容组件包括依次串联的电容元件，所述电容元件由两层铝箔和设于所述两层铝箔之间的聚丙烯薄膜和电容纸卷绕，压扁后经真空浸渍处理制成；每个电容元件设有两个插接的引线片，所述电容元件通过所述引线片串联。
4.如权利要求2所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述外瓷套管的外壁为伞群结构；所述外瓷套管的两端沿其轴线平行的方向分别设有螺孔；电容器法兰上设有平行于轴线方向贯穿的、孔径与所述外瓷套管两端孔径对应相等的螺孔，所述电容器法兰通过螺孔和贯穿所述螺孔的螺栓与外瓷套管固定；
所述外瓷套管内充有绝缘油，所述电容器法兰的内侧面同中心设有直径等于外瓷套管直径的凹槽；所述凹槽内安装有弹性密封圈。
5.如权利要求2所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述膨胀器为圆柱体形波纹结构的金属密封腔体，所述膨胀器的一端与所述电容器法兰焊接，其另一端通过留有裕度的导线与电容组件顶端的引线片相连。
6.如权利要求1所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述电阻和电感设于阻尼装置上、下法兰之间；所述阻尼装置下法兰上设有平行于轴线方向贯穿的螺孔，所述电容分压器高压端的电容器法兰上对应设有平行于轴线方向贯穿的、孔径等于所述螺孔孔径的安装孔，所述阻尼装置下法兰通过贯穿所述螺孔和所述安装孔的螺栓与所述电容器法兰固定。
7.如权利要求6所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述电阻包括外壁上留有螺旋槽的绝缘筒和缠绕在所述绝缘筒的螺旋槽中的绕线电阻；所述绕线电阻两端分别焊接在所述阻尼装置上、下法兰上；所述绝缘筒用环氧树脂制作；所述绕线电阻用镍洛合金制作。
8.如权利要求6所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述电感包括外壁上留有螺旋槽的绝缘筒和缠绕在所述绝缘筒的螺旋槽中的软导线；所述软导线两端分别焊接在所述阻尼装置上、下法兰上；所述绝缘筒用环氧树脂制作；所述软导线为漆包线；所述漆包线的线芯用铜制作。
9.如权利要求6所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述电感同轴安装在所述电阻内；所述阻尼装置上、下法兰之间同轴设有硅橡胶套管；所述电阻和电感同轴安装在由所述阻尼装置上、下法兰和所述硅橡胶套管所组成的密封腔体内；所述硅橡胶套管的外壁为伞群状，所述密封腔体内充有SF6气体。
10.如权利要求7或8所述的一种改进的1000KV柱式电容式电压互感器，其特征在于：
所述阻尼装置上、下法兰两侧分别设有平行于轴线方向贯穿的定位孔；两侧定位孔的间距等于所述绝缘筒的横截面外径；所述定位孔内固定有一端伸出定位孔后与绝缘筒外壁贴合的定位片；所述定位片上留有轴线与绝缘筒的轴线垂直的螺孔；所述绝缘筒的两侧分别设有径向贯穿的孔径与定位片上螺孔孔径对应相等的螺孔，所述定位片通过贯穿所述螺孔的螺栓与绝缘筒固定。
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- 2015-07-09 CN CN201510400583.1A patent/CN105092929B/zh active Active
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