CN105629020A - 一种阻容分压式电流电压组合互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻容分压式电流电压组合互感器，包括轴线沿上下方向延伸的高压电极，高压电极的内侧设置有低压电极，低压电极的内侧设置有与高压电极同轴线设置的接地电极。接地电极、低压电极和高压电极由内至外同轴线布置，有利于产品结构紧凑，同时还有利于电场的分布。

Description

一种阻容分压式电流电压组合互感器

技术领域

本发明涉及一种阻容分压式电流电压组合互感器。

背景技术

鉴于光学式电压互感器技术尚未成熟，在智能变电站建设过程中，普遍采用电磁式电压互感器加电子转换模块的方式，为智能变电站提供所需的数字量信号。阻容分压式电压互感器是电磁式电压互感器中最为重要的一大类，常见的阻容分压式电压互感器有叠装电容式和同轴电容式，阻容分压式电压互感器具备能耗小，有利于电力系统无功平衡的特性，同时同轴式阻容分压式电压互感器使用六氟化硫气体作为内部主绝缘介质，具有绝缘可靠性高，精度稳定的优点。

现有的阻容分压式电压互感器如中国专利CN201853571U公开的“一种基于阻容分压原理的电压互感器”，包括压力容器，压力容器内设置有高压电极，高压电极内侧设置有低压电极，高压电极与低压电极形成电容，压力容器上还设置有与高压电极、低压电极垂直设置的接地电极，低压电极上设置有用于与相应电阻相连的引线结构。使用时，在低压电极与接地电极之间的线路上耦合电阻。现有的这种阻容分压式电压互感器存在的问题在于：接地电极与高压电极、低压电极垂直设置，导致整个产品结构不够紧凑，电场分布也不是太好；只能实现单传感器输出，不利于测量的测量数据的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑的阻容分压式电压互感器。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种阻容分压式电流电压组合互感器，包括轴线沿上下方向延伸的高压电极，高压电极的内侧设置有低压电极，低压电极的内侧设置有与高压电极同轴线设置的接地电极。

低压电极有至少两个，各低压电极同轴线布置，其中一个低压电极与所述接地电极相连，其余的低压电极上设置有用于与相应电阻相连的引线结构。

低压电极为与接地电极同轴线设置的瓦片状结构，各低压电极沿接地电极的周向间隔布置。

低压电极为与接地电极同轴线设置的筒形结构，各低压电极沿上下方向间隔设置。

高压电极与低压电极之间设置有与高压电极同轴线设置的悬浮电极，悬浮电极与高压电极、低压电极绝缘配合。

悬浮电极通过悬浮电极与高压电极之间的绝缘气体与高压电极绝缘配合，悬浮电极通过实现悬浮电极与低压电极绝缘配合的绝缘套筒设置于低压电极上。

所述低压电极的内表裸露。

本发明的有益效果为：接地电极、低压电极和高压电极由内至外同轴线布置，有利于产品结构紧凑，同时还有利于电场的分布。

进一步的，同轴式结构的低压电极有多个，各低压电极可灵活实现单路、多路传变输出；其中一个低压电极直接接地，可以消除暂态高压对其它低压电极所在线路的影响。

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中高压电极、低压电极和接地电极的布置示意图；

图3是本发明中的低压电容结构图；

图4是本发明的电气原理图。

具体实施方式

阻容分压式电流电压组合互感器的实施例如图1～4所示：包括压力容器12，压力容器12的上端设置有容器端盖1，压力容器内由外至内依次同轴线设置有高压电极2、悬浮电极3、低压电极和接地电极8，低压电极的内表裸露，容器端盖中设置有电流互感器11，悬浮电极为低压电极提供机械支撑，接地电极为实心棒结构(或空心筒结构)，高压电极2与悬浮电极3通过其二者之间的绝缘气体实现绝缘，本实施例中的绝缘气体为六氟化硫气体。低压电极有三个，三个低压电极分别为第一低压电极7、第二低压电极9和第三低压电极6，三个低压电极同轴线布置，低压电极为与接地电极同轴线设置的瓦片状结构，低压电极的内周面裸露，各低压电极沿接地电极的周向间隔布置，相邻低压电极之间的间隙及低压电极与接地电极之间均通过绝缘气体绝缘，绝缘气体5为六氟化硫气体。悬浮电极3通过实现悬浮电极3与低压电极绝缘配合的绝缘套筒4设置于低压电极上。低压电极与接地电极之间有绝缘结构件支撑。第一低压电极7直接与接地电极相连，其余两个低压电极上设置有用于与相应电阻相连的引线结构为输出电极，低压电极上的引线结构为二次输出信号正，接地电极上设置有与二次输出信号正相对应的二次输出信号负。图1中项10表示互感器支腿。

多个同轴结构的低压电极分别与悬浮电极形成分压器，实现电压互感器多输出，多保护功能。悬浮电极由悬浮电位筒和贴设于悬浮电位筒内周的金属层构成，悬浮电位筒固定于压力容器上，悬浮电位筒与压力容器之间采用工程塑料连接，工程塑料具有高强度和高绝缘形，绝缘套筒采用高韧性、高绝缘性能绝缘材料制成。金属制成的压力容器形成外电场屏蔽系统，悬浮电位筒形成强弱电场屏蔽系统，悬浮电位筒靠近高压电极的表面电容效应承担一次导体到压力容器地电位压降主要部分，协同金属层、低压电极形成电容分压器。在对应低压电极上匹配电阻，调节互感器输出端口输出电压，同时形成过电压抑制电路。

电路模型的提取为，高压电极与悬浮电位筒之间的电容参数为C₁，其电容数值决定于高压电极与悬浮电位筒间气体介质的介电常数与高压电极与悬浮电位筒的具体形状，悬浮电位筒与金属层紧贴，金属层与各低压电极间的电容参数为C₂、C₂、C₃，可理想化视为无限长同轴电容计算公式为：

$C_1=\frac{2{\mathrm{\π\ϵ}}_o{\mathrm{\ϵ}}_{r}l}{\ln \frac{b}{a}}---\left(1\right)$

式中：ε_o相对真空的介电常数；ε_r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。

根据电气原理图(图4)有如下表达式：

$\frac{{\widetilde{\stackrel{\·}{U}}}_i}{{\widetilde{\stackrel{\·}{U}}}_o}=\frac{\frac{1}{2}(\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_2}+R_2)//\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_3}+\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_1}}{\frac{1}{2}(\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_2}+R_2)//\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_3}}\·\frac{\frac{1}{{\mathrm{jwC}}_2}+R_2}{R_2}---\left(2\right)$

式中C₂、C₃为第一金属层与第二金属层每分块之间电容参数，输出值为匹配电阻R可求。

为了实现电流互感器的多输出，可以配置相应数量的罗氏线圈，每个罗氏线圈分别形成电流传感器接口。罗氏线圈安装于铝制或其他金属制的壳体内，壳体穿设在一次导体上。

在本发明的其它实施例中：低压电极的个数还可以是两个、四个或其它个数；当然低压电极还可以是轴线沿上下方向延伸的筒形结构，此时各低压电极沿上下方向间隔设置。

Claims (7)

1.一种阻容分压式电流电压组合互感器，包括轴线沿上下方向延伸的高压电极，高压电极的内侧设置有低压电极，其特征在于：低压电极的内侧设置有与高压电极同轴线设置的接地电极。

2.根据权利要求1所述的阻容分压式电流电压组合互感器，其特征在于：低压电极有至少两个，各低压电极同轴线布置，其中一个低压电极与所述接地电极相连，其余的低压电极上设置有用于与相应电阻相连的引线结构。

3.根据权利要求2所述的阻容分压式电流电压组合互感器，其特征在于：低压电极为与接地电极同轴线设置的瓦片状结构，各低压电极沿接地电极的周向间隔布置。

4.根据权利要求2所述的阻容分压式电流电压组合互感器，其特征在于：低压电极为与接地电极同轴线设置的筒形结构，各低压电极沿上下方向间隔设置。

5.根据权利要求3所述的阻容分压式电流电压组合互感器，其特征在于：高压电极与低压电极之间设置有与高压电极同轴线设置的悬浮电极，悬浮电极与高压电极、低压电极绝缘配合。

6.根据权利要求5所述的阻容分压式电流电压组合互感器，其特征在于：悬浮电极通过悬浮电极与高压电极之间的绝缘气体与高压电极绝缘配合，悬浮电极通过实现悬浮电极与低压电极绝缘配合的绝缘套筒设置于低压电极上。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的阻容分压式电流电压组合互感器，其特征在于：所述低压电极的内表裸露。