CN105588966B - 一种气体绝缘分级式电压互感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体绝缘分级式电压互感器，包括均压屏蔽筒，均压屏蔽筒的内侧同轴线设置有内绝缘介质层和外绝缘介质层，外绝缘介质层的外表面贴设有第一金属层，外绝缘介质层的内表面贴设有第二金属层，内绝缘介质层的外表面贴设有位于第二金属层内侧的第三金属层，内绝缘介质层的内表面贴设有第三金属层，第二金属层包括至少一个外侧低压电极，第三金属层包括与外侧低压电极个数一一对应的内侧低压电极，内侧低压电极与对应外侧低压电极短接。本发明解决了现有技术中金属层、绝缘介质层、金属层、绝缘介质层、金属层这种连续设置结构对加工工艺要求较高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体绝缘分级式电压互感器。
背景技术
随着电力系统向大容量、超高压和特高压方向发展，对电力设备小型化、智能化和高可靠性的要求也越来越高。常见的分级式电压互感器有叠装电容式、同轴电容式电压互感器，其中同轴分级式电压互感器使用六氟化硫作为内部主绝缘介质，具有绝缘可靠性高，精度稳定的优点。
现有的气体绝缘分级式电压互感器如中国专利CN103760396A公开的“一种气体绝缘多输出电子式支柱电压互感器”，包括均压屏蔽筒，均压屏蔽筒内侧由外至内依次设置有悬浮电位筒、第一金属层、外侧绝缘介质层、第二金属层、内侧绝缘介质层和第三金属层，第三金属层接地，第二金属层包括两个与均压屏蔽筒同轴线设置的瓦片状结构的低压电极，低压电极沿内侧绝缘介质层周向间隔布置。该电压互感器为分级式电容分压结构，使用时一次导体与均压屏蔽筒相连，均压屏蔽筒与悬浮电位筒之间形成高压电容，第一金属层、第二金属层及第二金属层与第三金属层之间形成低压电容。低压电容侧并上电阻引入采集器，经积分、放大、双A/D转换后，通过光电转换装置转化为光信号经光纤接入合并单元同步处理后到测量保护设备上。现有这种分级式电压互感器存在在问题在于：在一个绝缘介质层的内外表面设置金属层的工艺较易实现，但是金属层、绝缘介质层、金属层、绝缘介质层、金属层这种连续紧贴设置工艺较难实现，加工工艺要求高，不容易实现，成本相对较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体绝缘分级式电压互感器，以解决现有技术中金属层、绝缘介质层、金属层、绝缘介质层、金属层这种连续设置结构对加工工艺要求较高的问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种气体绝缘分级式电压互感器，包括均压屏蔽筒，均压屏蔽筒的内侧同轴线设置有内绝缘介质层和外绝缘介质层，外绝缘介质层的外表面贴设有第一金属层，外绝缘介质层的内表面贴设有第二金属层，内绝缘介质层的外表面贴设有位于第二金属层内侧的第三金属层，内绝缘介质层的内表面贴设有第三金属层，第二金属层包括至少一个外侧低压电极，第三金属层包括与外侧低压电极个数一一对应的内侧低压电极，内侧低压电极与对应外侧低压电极短接。
第二金属层与第三金属层之间的间隙中填充有绝缘气体。
第一金属层的外侧同轴线设置有悬浮电位筒，均压屏蔽筒与悬浮电位筒之间具有用于绝缘气体填充的间隙。
外侧低压电极有至少两个，外侧低压电极为与外绝缘介质层同轴线设置的瓦片结构，内侧低压电极为与内绝缘介质层同轴线设置的瓦片结构，各外侧低压电极沿外绝缘介质层的周向间隔设置，相邻内侧低压电极之间的间隙沿内绝缘介质层的径向与对应相邻外侧低压电极之间的间隙正对应。
本发明的有益效果为：本发明中第二金属层、第一金属层分别贴设于外绝缘介质层的内、外表面上，第四金属层、第三金属层分别贴设于内绝缘介质层的内、外表面上，第二金属层与第三金属层间隔设置，使得第一金属层、外绝缘介质层和第二金属层构成一个单元，第三金属层、内绝缘介质层和第四金属层也构成一个单元，各单元都很容易加工，简化了产品加工工艺，降低了产品的制作成本。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中的A处放大图；
图3是图1中内、外绝缘介质层与对应金属层配合的横剖示意图；
图4是图3中外绝缘介质层与第一、第二金属层的配合示意图；
图5是图3中内绝缘介质层与第三、第四金属层的配合示意图；
图6是本发明的电气原理图。
具体实施方式
一种气体绝缘分级式电压互感器的实施例如图1～6所示：包括上端筒体1及与上端筒体相连的均压屏蔽筒3，使用时上端筒体1与一次导体相连，均压屏蔽筒3的内侧同轴线设置有内绝缘介质层19和外绝缘介质层12，外绝缘介质层12的外表面贴设有第一金属层11，外绝缘介质层的内表面贴设有第二金属层，第一金属层的外侧设置有悬浮电位筒9，悬浮电位筒为各金属层提供机械支撑，第一金属层与悬浮电位筒导电连接，均压屏蔽筒3与悬浮电位筒9之间具有用于绝缘气体填充的间隙。内绝缘介质层19的外表面贴设有间隔位于第二金属层内侧的第三金属层，第二金属层与第三金属层之间的间隙中填充有绝缘气体，内绝缘介质层的内侧贴设有第四金属层14。本实施例中，第二金属层包括两个外侧低压电极，两个外侧低压电极分别为第一外侧低压电极10和第二外侧低压电极13，第三金属层包括与外侧低压电极一一对应设置的内侧低压电极，两个内侧低压电极分别为第一内侧低压电极15和第二内侧低压电极17，各内侧低压电极分别与对应外侧低压电极短接，本实施例中第 一内侧低压电极与第一外侧低压电极短接，第二内侧低压电极与第二外侧低压电极短接，外侧低压电极为与外绝缘介质层同轴线设置的瓦片结构，内侧低压电极位于内绝缘介质层同轴线设置的瓦片结构，相邻内侧低压电极之间的间隙18沿内绝缘介质层的径向与对应相邻外侧低压电极之间的间隙20正对应。图中项5表示与第四金属层相连的接地电极；项6表示互感器支腿。
均压屏蔽筒与悬浮电位筒之间形成高压电容C1，第一金属层与对应外侧低压电极之间分别形成低压电容C2、C3，C2、C3构成第一分压器7，第四金属层与对应内侧低压电极之间分别形成低压电容C4、C5，C4、C5构成第二分压器8。各级电容结构上独立，加工工艺一致，使用时C4和C5引出输出信号，同时并联电阻R1，C4、C5分别引出信号线，形成传感接口，通过信号线连接采集单元。信号引出线采用高耐候性屏蔽性能电缆将二次电压信号传导至采集器，采集器置于全封闭金属制箱体内。匹配电阻与二次输出电容构成高压抑制电路，在电压采集器输入端并联电阻，保证电压信号传变精度。
基于同轴结构分布，同轴电容计算公式：
式中：ε0相对真空的介电常数；εr介电常数；l电容屏长度；a相对低压侧金属层半径；b相对高压侧金属层半径。
根据上述公式，计算得出C1、C2、C3、C4及C5的容值，其中C2＝C3；C4＝C5；由图6电路原理可得电容分压比如下：
其中
在本发明的其它实施例中：外侧低压电极的个数还可以是一个、三个或其它个数；第二金属层与第三金属层之间也可以通过绝缘胶绝缘；内侧低压电极、外侧低压电极还可以是与对应绝缘介质层同轴线设置的筒形结构，此时各低压电极沿轴向间隔布置。
Claims (3)
1.一种气体绝缘分级式电压互感器，包括均压屏蔽筒，均压屏蔽筒的内侧同轴线设置有内绝缘介质层和外绝缘介质层，其特征在于：外绝缘介质层的外表面贴设有第一金属层，外绝缘介质层的内表面贴设有第二金属层，内绝缘介质层的外表面贴设有位于第二金属层内侧的第三金属层，内绝缘介质层的内表面贴设有第四金属层，第二金属层包括至少一个外侧低压电极，第三金属层包括与外侧低压电极个数一一对应的内侧低压电极，内侧低压电极与对应外侧低压电极短接；第二金属层与第三金属层之间的间隙中填充有绝缘气体。
2.根据权利要求1所述的气体绝缘分级式电压互感器，其特征在于：第一金属层的外侧同轴线设置有悬浮电位筒，均压屏蔽筒与悬浮电位筒之间具有用于绝缘气体填充的间隙。
3.根据权利要求1～2任意一项所述的气体绝缘分级式电压互感器，其特征在于：外侧低压电极有至少两个，外侧低压电极为与外绝缘介质层同轴线设置的瓦片结构，内侧低压电极为与内绝缘介质层同轴线设置的瓦片结构，各外侧低压电极沿外绝缘介质层的周向间隔设置，相邻内侧低压电极之间的间隙沿内绝缘介质层的径向与对应相邻外侧低压电极之间的间隙正对应。
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