CN105428007A - 一种多组电容屏绝缘芯体的组合电器 - Google Patents

一种多组电容屏绝缘芯体的组合电器 Download PDF

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Abstract

一种多组电容屏绝缘芯体的组合电器属于高压电器领域，应用于变电站，是一种多功能的小型组合电器。主要的发明点在于将主电容C1、低压电容C2、和防干扰电容C3三组电容屏同时设置在如高压套管、电缆终端头等高压电器的绝缘芯体内，并在C2引出的端子上，接入满足准确度要求的电压显示装置，绝缘监测器、局部放电检测器、还由此端子抽取能量自供此台组合电器的电源。同时，在导体流过的接地部位套装电流互感器，在套管或电缆终端头绝缘芯体外套装若干个环形氧化锌避雷器的阀片，其首端与套管或电缆头的端子相连，末端与套管或电缆头的法兰相连。

Description

一种多组电容屏绝缘芯体的组合电器
技术领域
建立在三组电容屏基础上的多功能组合电器属于高压电器领域，应用于变电站，除具有高压套管、电缆终端头、电流互感器、电压互感器、避雷器等功能外，还具有绝缘监测、局部放电检测以及避雷器放电自动记录等功能，是一种多功能的小型组合电器。
背景技术
一般变电站的高压电器包括：除变压器、断路器、隔离开关外，还有高压套管、电缆终端头、电流互感器、电压互感器、避雷器等高压设备。但都是独立的被安装在变电站内，不仅每台设备都价格昂贵，而且占地极多。为此，组合电器得到了发展。简单的有高压套管与铁芯线圈套装在一起的套管式电流互感器，电流与电压互感器结合在一起的电流、电压互感器(CVT)，这些都没有改变被组合的器件的结构，只是组装在一起具有两者的功能，减少了部分占地和空间。后来发展了GIS，也就是充SF6气体的管道送电系统，确实减小了占地和空间，但价格昂贵，并因SF6气体放电后产生剧毒而影响环境。
为尽可能降低成本，减少占用空间，本发明将除变压器、断路器及隔离开关之外的其他高压电器集合在套管和电缆终端头的绝缘芯体上，构成模块化组合电器，并同时兼有绝缘监测、局部放电检测、避雷器动作记录等功能，而且，不需外供电源。
发明内容
本专利的发明点在于将主电容C1、低压电容C2、和防干扰电容C3三组电容屏同时设置在如高压套管(包括套管式电流互感器)、电缆终端头等高压电器的绝缘芯体内，使这类高压电器具有套管或电缆终端头的功能的同时，还具有电压互感器、绝缘监测器、局部放电检测的功能以及为检测器自供电源的功能。还在于在套管或电缆终端头绝缘芯体外套装若干个环形氧化锌避雷器的阀片，其首端与套管或电缆头的端子相连，末端与套管或电缆头的法兰相连。
以套管为例简述多组电容屏绝缘芯体的组合电器的结构和制作方法，其结构示意图见图1。
其主绝缘为多层绝缘与电容屏相互交替绕制或敷设的同轴电容屏式绝缘芯体7(例如目前通用的电容型套管的绝缘芯体)，其电容屏是一组由直径逐渐加大而长度逐渐变短的同轴圆筒状金属或半导体电容屏1构成，串联后简称主电容C1；为抽取信号在C1的末屏外继续绕制或敷设较大电容量的电容屏2，简称低压电容C2，与C1构成电容分压器；为防止变电站中其他电器设备或带电导体对C1的干扰，从而影响电容分压器的分压比，在制造C1、C2的同时，带电端子到接地屏端绕制或敷设一串从导电屏到接地屏间相互绝缘又相互叠套的电容屏3，简称防干扰电容C3。在制造绝缘芯体时根据设计的要求，C1、C2、C3镶嵌在绝缘芯体7中并依次设置完成。在套管的一端绝缘芯体7外沿导体到接地体依次套装并压紧环形氧化锌阀片4，首端与导体相连，末端通过放电自动记录器与接地体相连。铁芯线圈或空心线圈(电磁式电流互感器可用铁芯线圈，电子式电流互感器可用空心线圈)6套装在导体穿过的接地部位，直接显示电流幅值、波形和误差。硅橡胶的外护套5紧密的包覆在氧化锌阀片外。同时，在C2引出的端子上，接入电压显示装置，可以显示电压幅值、波形、误差，C2端子上还可以接入绝缘监测器、局部放电检测器、并由此端子抽取能量自供此台组合电器的电源。
以电缆终端头为例简述多组电容屏绝缘芯体的组合电器的结构和制作方法：其结构示意图见图2。
电缆终端头的电容屏是沿电缆本体绝缘表面，从导电端到接地端沿轴向间断地布置在绝缘体中的n个金属或半导电材料的圆筒状电容屏1，由于电容屏不断从导体向接地部位位移，每个电容屏与导体照面的部分内表面不可避免地对导体产生杂散电容k，从等值电路图3可知，由圆筒状电容Cn和对导体的杂散电容k组成电容链，此电容链的总电容称为主电容C1。为抽取信号在C1的末屏外继续绕制或敷设一组较大电容量的电容，简称低压电容C2，与C1构成电容分压器。为防止变电站中其他电器设备或带电导体对C1的干扰，从而影响电容分压器的分压比，在制造C1、C2的同时，带电端子到接地屏端再绕制或敷设一串从导体到接地屏间相互绝缘又相互叠套的电容屏，简称防干扰电容C3。在制造绝缘芯体时根据设计的要求，C1、C2、C3镶嵌在绝缘芯体中并依次绕制或敷设完成。在绝缘芯体外沿导体到接地体依次套装并压紧环形氧化锌阀片4，首端与导体相连，末端与接地体相连，铁芯线圈或空心线圈套装在导体穿过的接地部位，硅橡胶的外护套5紧密的包覆在氧化锌阀片外。同时，在C2引出的端子上，接入电压显示装置(包括幅值、波形、误差)、绝缘监测器、局部放电检测器、并由此端子抽取能量自供此台组合电器的电源。
如果没有防止电场干扰的需求，例如不需准确测量电压时也可以在套管或电缆头绝缘芯体中不设置C3。
如果没有装设避雷器的需求，在组合电器中也可以不设置氧化锌阀片4。
根据用户的需求，可以选择不同的组合方式。
按照本发明所提供的多组电容屏绝缘芯体的组合电器，包括绝缘芯体、避雷器、铁芯线圈或空心线圈，其特征在于：与绝缘层交替包绕或敷设的三组电容屏，包括主电容1(C1)、低压电容2(C2)和防干扰电容3(C3)，构成一个绝缘芯体7，将若干个环形的氧化锌阀片4紧密套装在绝缘芯体7的外侧，最外层是绝缘外护套5，并通过C2的引出线接入电压测量装置，绝缘监测器，局部放电检测仪，以及在避雷器的接地端接入动作记录仪，通过铁心线圈或空心线圈6接入电流测量装置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1模块化的多组电容屏绝缘芯体的组合电器一器多用，减小了占地空间，减少了现场安装，节约了建设投资，缩短了建设工期，简化了变电站的结构，相应地减少了事故率。
2由于三组电容屏的设置，使得建立在套管或电缆终端头上的组合电器具有很多新的功能：
可以通过C2接入绝缘监测器测量通过绝缘体的电容电流，以判断电容屏是否有部分击穿，可以提前预报绝缘的损坏，防止由于设备击穿造成突发停电事故。
可以通过C2接入局部放电检测器检测绝缘芯体和高压电气设备内部的局部放电量，有利于早期发现绝缘缺陷。
由于C2的存在，可以抽取能量为测量仪器供电，免去外加电源，可以方便的应用于农村、荒野等没有电源的地方。
还可以通过C2测量电压的波形、幅值、误差。
但变电站其他电器设备和导线的杂散电容会影响C1与C2的分压比，直接影响电压测量的准确度，达不到电压互感器的准确度要求。为此，本发明公开了在套管的带电端子到接地屏间串联接入一串电容屏C3，使杂散电容电流沿着这一串电容流经法兰入地，而不会影响C1与C2的分压比。可以使变电站中电气设备对C1的干扰降到很低的水平，使得由C1与C2组成的电容分压器真正达到了0.2级准确度的要求。
3避雷器巧妙地与套管绝缘体结合，不仅能同时完成两者的功能，还可以节省电气设备，减小占用空间和地面。
4可以根据用户的要求，灵活的组合各种电器元件。
附图说明
图1建立在套管上的多组电容屏绝缘芯体的组合电器结构示意图
图2建立在电缆终端头上的多组电容屏绝缘芯体的组合电器结构示意图
图3电缆终端头的等值电路图
具体实施方法
1以套管为例将多组电容屏绝缘芯体的组合电器的结构和制作方法简述如下：其主绝缘C1为绝缘层(例如，环氧玻璃丝、聚四氟乙烯、聚乙烯、油纸等)与电容屏(例如，铝箔、半导电材料等)相互交替绕制或敷设的多层同轴电容式绝缘芯体(例如目前通用的电容型套管的绝缘芯体)，其电容屏是一组由直径逐渐加大而长度逐渐变短的同轴圆筒状金属或半导体电容屏构成(利用各屏间电容相等的原理计算得到屏的尺寸)，为抽取信号在C1的末屏外继续绕制或敷设一组较大电容量的低压电容C2(例如，仍采用主绝缘的材料，并根据分压比的要求，选择C2的电容量，再计算出C2的极板尺寸及连接方式)，与C1构成电容分压器，在制造C1、C2的同时，带电端子到接地屏端绕制或敷设一串从导体到接地屏间相互绝缘又相互叠套的防干扰电容屏C3(其绝缘和电容屏可采用与C1相同材料并按照设计规定的尺寸设置)。
在套管绝缘芯体的一侧，沿导体到接地体依次套装并压紧环形氧化锌阀片(尺寸依照绝缘芯体外径确定)，首端与导体相连，末端通过放电自动记录器(放置在套管外容易看得见并容易更换的地方)与接地体相连，铁芯线圈或空心线圈(电磁式电流互感器可用铁芯线圈，电子式电流互感器可用空心线圈)套装在导体穿过的接地部位(例如，套在法兰的部位)，直接显示电流幅值、波形和误差，硅橡胶的外护套紧密的附着在氧化锌阀片的外层。同时，在C2引出的端子上，接入电压显示装置(包括幅值、波形、误差)、绝缘监测器、局部放电检测器、并由此端子抽取能量自供此台组合电器的电源。
2以电缆终端头为例简述多组电容屏绝缘芯体的组合电器的结构和制作方法：电缆终端头的主电容屏C1是沿电缆本体绝缘(例如，交联聚乙烯)表面，从导电端到接地端沿轴向间断地布置在绝缘体(例如，环氧玻璃丝、聚四氟乙烯、聚乙烯等)中的n个圆筒状电容屏(例如，铝箔或半导电材料制成的)，按照设计提示的位置，此串电容屏不断从导体向接地部位位移，在C1的末屏外继续绕制或敷设较大电容量的低压电容，简称低压电容C2(例如，仍采用主绝缘的材料，并根据分压比的要求，选择C2的电容量，再计算出C2的极板尺寸及连接方式)，与C1构成电容分压器。为防止变电站中其他电器设备或带电导体对C1的干扰，在制造C1、C2的同时，带电端子到接地屏端再绕制或敷设一串从导体到接地屏间相互绝缘又相互叠套的防干扰电容屏C3(其绝缘和电容屏可采用与C1相同材料并按照设计单规定的尺寸设置)。
在电缆终端头绝缘芯体外沿导体(接线端子)到接地体依次套装并压紧环形氧化锌阀片(尺寸依照绝缘芯体外径确定)，首端与导体相连，末端通过放电自动记录器(放置在套管外容易看得见并更换的地方)与接地体相连，铁芯线圈或空心线圈(电磁式电流互感器可用铁芯线圈，电子式电流互感器可用空心线圈)套装在导体穿过的接地部位(例如，套装在电缆终端头的根部)，直接显示电流幅值、波形和误差。硅橡胶的外护套5紧密的包覆在氧化锌阀片外。同时，在C2引出的端子上，接入电压显示装置(包括幅值、波形、误差)、绝缘监测器、局部放电检测器、并由此端子抽取能量自供此台组合电器的电源。

Claims (3)

1.一种多组电容屏绝缘芯体的组合电器，包括绝缘芯体、避雷器、铁芯线圈或空心线圈，其特征在于：与绝缘层交替包绕或敷设的三组电容屏，包括主电容1(C1)、低压电容2(C2)和防干扰电容3(C3)，构成一个绝缘芯体7，将若干个环形的氧化锌阀片4紧密套装在绝缘芯体7的外侧，最外层是绝缘外护套5，并通过C2引出线接入电压测量装置，绝缘监测器，局部放电检测仪，以及在避雷器的接地端接入动作记录仪，通过铁心线圈或空心线圈6接入电流测量装置。
用于套管的绝缘芯体，其主电容C1是一组由直径逐渐加大而长度逐渐变短的同轴圆筒状金属或半导体电容屏1构成，低压电容C2是在C1的末屏外继续绕制或敷设一组较大电容量的电容屏2，防干扰电容C3是在制造C1、C2的同时，从带电端子到接地屏端绕制或敷设一串从导电屏到接地屏间相互绝缘又相互叠套的电容屏3，C1、C2、C3镶嵌在绝缘芯体7中并依次绕制或敷设完成。
用于电缆终端头的绝缘芯体，其主电容C1是一组由沿电缆本体绝缘表面从导电端到接地端沿轴向互相绝缘又互相叠套地布置在绝缘体中的n个圆筒状电容屏1串联构成，低压电容C2是在C1的末屏外继续绕制或敷设较大电容量的电容屏2，防干扰电容C3是在制造C1、C2的同时，从带电端子到接地屏端绕制或敷设一串从导电屏到接地屏间相互绝缘又相互叠套的电容屏3，C1、C2、C3镶嵌在绝缘芯体7中并依次绕制或敷设完成。
2.如权利要求1所述的一种多组电容屏绝缘芯体的组合电器，其特征在于：绝缘芯体7中不设置防干扰电容C3。
3.如权利要求1所述的一种多组电容屏绝缘芯体的组合电器，其特征在于：若干个环形的氧化锌阀片4不设置在绝缘芯体7的外侧。
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