CN105489361A - Gis用电子式电流电压组合互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及GIS用电子式电流电压组合互感器，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流电压组合互感器结构复杂的问题。

Description

GIS用电子式电流电压组合互感器

技术领域

本发明涉及GIS用电子式电流电压组合互感器。

背景技术

目前的GIS用电子式电流电压组合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用电子式电流电压组合互感器，以解决现有技术中需设置异形绝缘体而导致整个电流电压组合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：

GIS用电子式电流电压组合互感器，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设置有固设于所述绝缘筒上的条形绝缘体。

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。

第二金属层为具有开口的C形结构。

其中至少两个低压电极为与一次导体同轴线设置的瓦片状电极，各瓦片状电极沿一次导体的周向间隔布置，其中一个相邻两个瓦片状电极间的间隙沿一次导体的径向与所述第二金属层的开口正对应。

各低压电极中其中至少两个低压电极为与一次导体同轴线设置的瓦片状电极，各瓦片状电极沿一次导体的周向间隔设置，其余低压电极为与一次导体同轴线设置的筒形电极，筒形电极与瓦片状电极在一次导体的轴向间隔设置。

筒形电极的轴向长度长于瓦片状电极的轴向长度，筒形电极为用于直接接地的接地电极，瓦片状电极为输出电极。

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。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

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是图2中第一金属层的展开图。

具体实施方式

GIS用电子式电流电压组合互感器的实施例如图1～5所示：包括压力容器1，压力容器内由内之外依次同轴线设置有一次导体2、悬浮电极和第一金属层9，悬浮电极有悬浮电位筒6及贴设于悬浮电位筒6外周的第二金属层7构成，悬浮电位筒为第二金属层提供机械支撑，第二金属层7为具有开口12的C形结构，这是因为第二金属层是由金属板卷制而成，由于尺寸计算问题，会出现第二金属层没有形成封闭结构的情形出现。第一金属层包括三个彼此绝缘的低压电极，其中两个低压电极为与一次导体同轴线设置的瓦片状电极，各瓦片状电极沿一次导体的周向间隔布置，其中一个相邻两个瓦片电极间的间隙沿一次导体的径向与第二金属层的开口12正对应。其余一个低压电极为与一次导体同轴线设置的筒形电极，筒形电极与瓦片状电极在一次导体的轴向间隔设置，筒形电极的轴向长度长于瓦片状电极的轴向长度，筒形电极为用于直接接地的接地电极，瓦片状电极为输出电极。低压电极与第二金属层之间设置有等壁厚结构的绝缘筒8，相邻两个低压电极之间设置有固设于绝缘筒上的条形绝缘体13，各低压电极的外周裸露于压力容器内，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。低压电极的外周设置有电流互感器壳体5，电流互感器壳体与低压电极之间设置有罗氏线圈4。

使用时接地电极直接接地，这样可以减少暂态电压对输出电极所在线路的影响，接地电极的尺寸较大，这样可以实现雷电冲击试验中的分压作用，降低这些雷电冲击试验对其它线路的影响。其中一个相邻两个瓦片电极间的间隙沿一次导体的径向与第二金属层的开口正对应，这样可以避免瓦片状电极的浪费。

以下为阻容分压原理，如图3～5所示：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，其电容数值由一次导体与悬浮电位筒间气体介质的介电常数和一次导体与悬浮电位筒的具体外形尺寸、相对位置决定，悬浮电位筒外表面与第二金属层紧贴，第二金属层与第一金属层上的a金属层、b金属层、c金属层之间的电容参数分别为C₂、C₃、C₄，a金属层和b金属层指的是瓦片状电极，c金属层指的是筒形电极。在理想条件下，无限长同轴电容计算公式为：

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

用以计算C₂、C₃、C₄。

式中：ε0为气体绝缘介质(SF6)相对于真空的介电常数；εr为介电常数；l为电容屏长度；a为近轴侧金属层半径；b远轴侧金属层半径，a金属层、b金属层电气参数相同，则C₂＝C₄，R₁＝R₂。

根据电气原理图(图3)可知：

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

式中，C₂、C₃、C₄为第二金属层与第一金属层每独立金属层之间电容参数，均可根据结构尺寸求出，输出值为匹配电阻R₁、R₂可求。

在本发明的其它实施例中：瓦片状电极还可以有三个、四个或其它个数；筒形电极也可以是两个、三个或更多；相邻低压电极之间也可以通过绝缘气体绝缘；悬浮电位筒与第二金属层还可以一体设置；根据电容需要，筒形电极的轴向长度也可以不长于瓦片状电极的轴向长度。

Claims (7)

1.GIS用电子式电流电压组合互感器，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用电子式电流电压组合互感器，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设置有固设于所述绝缘筒上的条形绝缘体。

3.根据权利要求1所述的GIS用电子式电流电压组合互感器，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3所述的GIS用电子式电流电压组合互感器，其特征在于：第二金属层为具有开口的C形结构。

5.根据权利要求4所述的GIS用电子式电流电压组合互感器，其特征在于：其中至少两个低压电极为与一次导体同轴线设置的瓦片状电极，各瓦片状电极沿一次导体的周向间隔布置，其中一个相邻两个瓦片状电极间的间隙沿一次导体的径向与所述第二金属层的开口正对应。

6.根据权利要求1～4任意一项所述的GIS用电子式电流电压组合互感器，其特征在于：各低压电极中其中至少两个低压电极为与一次导体同轴线设置的瓦片状电极，各瓦片状电极沿一次导体的周向间隔设置，其余低压电极为与一次导体同轴线设置的筒形电极，筒形电极与瓦片状电极在一次导体的轴向间隔设置。

7.根据权利要求6所述的GIS用电子式电流电压组合互感器，其特征在于：筒形电极的轴向长度长于瓦片状电极的轴向长度，筒形电极为用于直接接地的接地电极，瓦片状电极为输出电极。