CN105467186A - 一种gis用电子式电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种GIS用电子式电压互感器，包括压力容器，压力容器内由内至外依次同轴线设置有一次导体、悬浮电极和第一金属层，第一金属层包括至少两个彼此绝缘的低压电极，各低压电极与悬浮电极之间设置有绝缘筒，各低压电极的外周裸露于所述压力容器内，各低压电极与压力容器之间具有用于填充绝缘气体的空间。本发明解决了现有技术中需设置异形绝缘体而导致整个电压互感器结构复杂的问题。

Description

一种GIS用电子式电压互感器

技术领域

本发明涉及一种GIS用电子式电压互感器。

背景技术

目前的GIS用电子式电压互感器(包括组合互感器设备中的电压互感器)多为同轴电容分压结构。如中国专利CN203772925U公开的“GIS用多输出电子式电压互感器”，包括由内至外依次同轴线设置的一次导体、悬浮电极、第二金属层和第三金属层，悬浮电极包括悬浮电位筒及贴设于悬浮电位筒外周的第一金属层，第二金属层由两个彼此绝缘的低压电极构成，每个低压电极均为轴线沿上下方向延伸的瓦片状结构，各低压电极沿一次导体的周向间隔布置，各低压电极与第三金属层、第一金属层及相邻两个低压电极之间设置有绝缘体。一次导体与悬浮电位筒之间的绝缘气体绝缘，从而形成高压电容。现有的这种电子式电压互感器存在的问题在于：各低压电极与第三金属层、第一金属层之间的绝缘较难处理，需设计异形结构的绝缘体，绝缘体包括内层绝缘体、外层绝缘体和连接于内、外层绝缘体之间的连接绝缘体，这种结构对加工有较高的要求，不适应快速发展的市场环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种GIS用电子式电压互感器，以解决现有技术中需设置异形绝缘体而导致整个电压互感器结构复杂的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种GIS用电子式电压互感器，包括压力容器，压力容器内由内至外依次同轴线设置有一次导体、悬浮电极和第一金属层，第一金属层包括至少两个彼此绝缘的低压电极，各低压电极与悬浮电极之间设置有绝缘筒，各低压电极的外周裸露于所述压力容器内，各低压电极与压力容器之间具有用于填充绝缘气体的空间。

绝缘筒为与一次导体同轴线设置的等壁厚结构，相邻两个低压电极之间具有用于所述绝缘气体填充而使所述相邻两个低压电极绝缘的间隙。

悬浮电极由悬浮电位筒及贴设于悬浮电位筒外周的第二金属层构成。

各低压电极均为与一次导体同轴线设置的瓦片状结构，各低压电极沿一次导体的周向间隔布置。

其中一个低压电极为用于直接接地的接地电极，其余的低压电极为输出电极。

输出电极的弧长大于接地电极的弧长。

本发明的有益效果为：本发明中省去现有技术中的第三金属层结构，各低压电极裸露于压力容器内，因此只需在低压电极与悬浮电极之间设置绝缘筒，低压电极的外侧可以通过绝缘气体绝缘，简化了绝缘结构的设计，减小了整个产品的结构复杂程度，易于生产加工。

进一步的，接地电极直接接地，这样可以减少暂态电压对输出电极所在线路的影响。

进一步的，接地电极的弧长大于输出电极的弧长，这样可以实现在雷电冲击试验中的分压作用，降低这些测试试验对其它线路的影响。

附图说明

图1是本发明的实施例1的结构示意图；

图2是本发明中压力容器、第一金属层、悬浮电极和一次导体的布置示意图；

图3是图2中悬浮电极、绝缘筒与第一金属层的配合示意图；

图4是图1的电气原理图；

图5是本发明的实施例2的电气原理图。

具体实施方式

一种GIS用电子式电压互感器的实施例1如图1～4所示：包括压力容器2，压力容器2内由内至外依次同轴线设置有一次导体1、悬浮电极和第一金属层，悬浮电极由悬浮电位筒5及贴设于悬浮电位筒外周的第二金属层4构成，悬浮电极为金属层提供支撑，第一金属层包括三个彼此绝缘的低压电极3，各低压电极3与第二金属层4之间设置有与一次导体同轴线设置的等壁厚结构的绝缘筒7，各低压电极与压力容器之间具有用于填充绝缘气体的空间。各低压电极均为与一次导体同轴线设置的瓦片状结构，各低压电极沿一次导体的周向间隔布置，相邻两个低压电极之间具有用于绝缘气体填充而使相邻两个低压电极绝缘的间隙6。其中一个低压电极为用于直接接地的接地电极，其余的低压电极为设置电阻引线结构的输出电极，接地电极的弧长大于输出电极的弧长。图中项8表示供二次电子单元安装的箱体。

一次导体与悬浮电位筒之间形成C1，第二金属层与低压电极的接地电极之间形成C3，第二金属层与低压电极的各输出电极之间分别形成C2和C4，其中C4对应的输出电极的弧长较长。各低压电极形成孤岛结构，从低压电极引出多路信号，通过屏蔽电缆将信号输给位于压力容器内部的二次电子单元，经AD转换后输出信号给智能单元。通过改变低压电极的个数，可实现电压互感器多输出、多保护功能。

一次导体外表面与悬浮电位筒靠近一次导体侧表面电容参数为C₁，第二金属层与第一金属层的输出电极间的容参数为C₂，C₄，与第一金属层的接地电极间的电容参数为C₃,可根据同轴电容公式进行计算：

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

式中：ε0相对真空的介电常数；εr介电常数；l电容屏长度；a同轴近轴侧金属层半径；b同轴远轴侧金属层半径。

由金属层结构可知，第二金属层与第一金属层各孤岛区域间电容并联，在输出端口间串联匹配电阻，根据电气原理图可知(图4)：

$\frac{{\stackrel{\·}{U}}_i}{\stackrel{\·}{U_{o1}}}=\frac{{\stackrel{\·}{U}}_i}{\stackrel{\·}{U_{o2}}}=1+\frac{C_3}{C_1}+\frac{2C_2+C_1+C_3}{{\mathrm{j\ωC}}_1{C}_2{R}_1}---\left(2\right)$

式中，C₁为高压电容，C₂，C₄为第一金属层2个相同孤岛区域的电容，C₃为第一金属层另外一个孤岛区域的电容参数，输出值为已知输出值或匹配电阻R₁＝R₂可求。

在本发明的其它实施例中：各低压电极也可以是与一次导体同轴线设置的筒形结构，此时各低压电极可以沿一次导体的轴向间隔布置；低压电极之间也可以通过绝缘体绝缘；接地电极与各输出电极的弧长还可以相同；悬浮电位筒与第二金属层还可以一体设置。

GIS用电子式电压互感器的实施例2如图5所示：实施例2与实施例1不同的是，低压电极有多个，第二金属层与各低压电极之间分别形成C₂～C_n。

Claims (6)

1.一种GIS用电子式电压互感器，包括压力容器，压力容器内由内至外依次同轴线设置有一次导体、悬浮电极和第一金属层，第一金属层包括至少两个彼此绝缘的低压电极，其特征在于：各低压电极与悬浮电极之间设置有绝缘筒，各低压电极的外周裸露于所述压力容器内，各低压电极与压力容器之间具有用于填充绝缘气体的空间。

2.根据权利要求1所述的GIS用电子式电压互感器，其特征在于：绝缘筒为与一次导体同轴线设置的等壁厚结构，相邻两个低压电极之间具有用于所述绝缘气体填充而使所述相邻两个低压电极绝缘的间隙。

3.根据权利要求1所述的GIS用电子式电压互感器，其特征在于：悬浮电极由悬浮电位筒及贴设于悬浮电位筒外周的第二金属层构成。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的GIS用电子式电压互感器，其特征在于：各低压电极均为与一次导体同轴线设置的瓦片状结构，各低压电极沿一次导体的周向间隔布置。

5.根据权利要求4所述的GIS用电子式电压互感器，其特征在于：其中一个低压电极为用于直接接地的接地电极，其余的低压电极为输出电极。

6.根据权利要求5所述的GIS用电子式电压互感器，其特征在于：输出电极的弧长大于接地电极的弧长。