CN107037355A - 用于高压开关的测量装置 - Google Patents

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Abstract

适合于被连接到高压开关单元(10)的汇流条(8)的测量装置(20)，该测量装置包括由绝缘材料制成的外壳(21)、结合在外壳中的电气测量电路(22)、连接到该电路(22)的电力导体(23)。所述外壳(21)具有锥形空腔(26)，所述电力导体(23)在该锥形空腔的中心延伸超出所述外壳，并且该锥形空腔(26)适合与所述开关单元(10)的耦合接口(15)的连接套筒(30)相配合，以便将该电力导体(23)电连接到汇流条。

Description

用于高压开关的测量装置
技术领域
本发明涉及旨在被耦合到高压电网的开关单元的汇流条的测量装置。在本文件中，术语“高压”涵盖中压(MV)、高压A(HVA)的范围，即，典型地，在1kVolt和50kVolt之间的电压。该测量装置适合于在真空中、空气或气体中运转的开关单元。
背景技术
不同的物理或电气参数的知识和测量值正在成为高压配电设施的重要方面，这不仅为了改进维护作业，而且还为了建立并管理所连接的多源并且智能的电网(也称为智能电网)。可以举出的对执行电能的有效管理已知的重要参数包括电压测量和在汇流条中流通的电流的测量，以及在母线处的温度测量。
因此，一个主要问题是能够使开关单元适应智能电网的新要求，特别是在现有的配电设施中。
模块化配电开关面板由彼此并排放置的几个高压开关单元组成。根据设施的需要，这些单元执行各种功能，诸如开关、熔丝开关、断路器、连接开关、接触器、流入/流出线缆、高压/低压(HV/LV)变压器等，并通过汇流条系统连接在一起(三相单元使用三条汇流条)。
文献EP0520933A1和EP0891013A1描述了用于使用连接套筒耦合两个高压开关单元的耦合接口。这种类型的扩展装置是常用的，因为它使得能够很容易地将若干个高压开关单元组装在一起。通常，每个单元因此在每一侧上系统地包括一个标准耦合接口，该接口使得它能够很容易地插入到模块化开关面板。
也有适合于测量高压汇流条中的电压的单元。这样的测量单元的一个例子-称为计量单元(或电压互感器柜，VTC)-包括必须连接到汇流条用于电压测量的感应电压变压器。类似任何可拆卸单元，它可以耦合到使用连接套筒的相邻开关单元的标准耦合接口，以便能够直接测量汇流条的电压(见图1)。
然而，由这些单元进行的测量对智能电网的要求并不总是足够有效的(铁磁谐振或饱和的问题)。此外，计量单元的安装是笨重的。因此，当有例如在已有的设施中更换或添加电压测量功能的需要时，它们不适合于升级或改装操作，因为适应这种测量单元所需的空间并不总是存在的。
这些文献WO2005008854A1和EP1380083A1还描述了使用连接套筒将两个高压开关单元耦合在一起的接口。这些接口还包括通过使用电容检测器或轮环，例如，罗柯夫斯基轮环(Rogowski torus)，在所述连接套筒的水平处引入电压/电流测量系统的可能性。
然而，这些测量系统需要额外的电子处理，因为它们能够产生测量准确性的问题，尤其是因为介电常数和由所使用的绝缘材料产生的耗散因数在温度和电压变化时的变化。
因此，本发明的目的是提出一种测量系统，该系统是简单、高效、成本效益且易于实施的，特别是在改进现有设施的情况下，并且不表现出上述缺点。
发明内容
这个目的是借助于根据权利要求1的测量装置实现的。该测量装置包括由绝缘材料制成的外壳、结合在外壳中的电气测量电路、连接到电路的电力导体。该测量装置的特征在于，所述外壳具有锥形形式的空腔，电力导体在锥形空腔的中心延伸超出外壳，并且在于，该锥形空腔适于与开关单元的耦合接口的连接套筒相配合，以便将电力导体电连接到汇流条。
测量装置包括固定支撑件，使得它可以将测量装置机械地固定到开关单元的耦合接口。
根据一个特征，所述外壳具有L形的弯曲形状，其中弯曲部位于包括锥形空腔的第一部分与包括所述电路的第二部分之间。
本发明还涉及一种包括三个测量装置的测量组件，该测量组件适于连接到高压多极开关单元的三条汇流条。每个测量装置的锥形空腔适合于与多极开关单元的耦合接口的连接套筒配合，以便将每个测量设备的电力导体与相应的汇流条电气连接。
有利的是，根据本发明的测量装置通过直接使用耦合接口连接到一个单元的汇流条，该耦合接口通常放置在任何单元的侧面，并且通常用于将两个相邻单元的汇流条连接在一起。这种解决方案成本效益的，并且容易以大大降低的占地面积实现。通过使用已存在于单元中的连接接口，本发明也并不需要在现有单元中设置新的特定连接装置来使得能够使用单元的汇流条。
附图说明
其它特征和优点将从根据附图给出的以下详细描述中变得显而易见：
-图1表示使用计量单元用于电压测量的现有解决方案的一个例子的示意图，
-图2示出了根据本发明的测量装置的第一实施例的纵向剖视图，
-图3是测量装置的另一实施例的纵剖视图，
-图4表示具有三个测量装置的开关单元的简化透视图，
-图5示出一个替代的测量组件。
具体实施方式
图1示出了高压模块化开关面板的一部分的常规电路图，其包括三个开关单元10、10'、10”。单元10、10'、10”彼此并排地放置，并包括一组汇流条8。它们使用标准化耦合接口15相连接，这使得它可以容易地机械固定在一起，并电连接汇流条组8。
因此，在设计模块化面板时，这种架构使得可以很容易地根据设施的功能需要添加一个或多个另外的单元。这些额外的单元将被放置到例如电池10”的右侧，并用标准耦合接口15连接。单元10、10'、10”分别示出了开关、断路器和熔丝开关的功能，但显然其它功能也是可能的。
图1还示出VTC类型的传统的计量单元5，其适合借助于电感变压器测量汇流条8中的电压。对于任何其他单元，此计量单元5通过耦合接口15耦合到其他细胞，但仍然是笨重的，并且将其添加到已有的模块化面板是特别困难的。
图2示出了根据本发明加入到单元10的测量装置20。它包括围绕电气测量电路22的外壳21。电路22包括所需的电气和电子部件，以使得能够测量所需的物理量(电压、温度等)，并且被耦合到测量装置20的中央电力导体23。
外壳21以绝缘材料制造，例如聚合绝缘树脂或环氧树脂，并且在一面上具有圆锥形空腔26，即在截头锥形，这适合于与耦合接口15的连接套筒30的互补锥形式的第一端部配合，该锥形例如由弹性体材料制成。电力导体23在锥形空腔26的中心延伸超出外壳21，以便能够确保与连接套筒30的中心导体元件的精确和有效的连接。这种导体元件可以例如包括钉扎夹具，以确保良好电接触。
单元10的连接接口15包括绝缘本体11，其也具有与连接套管30的互补锥形式的第二端部的合作的锥形空腔16，即截头锥形。电力导体13在锥形空腔16的中心延伸超出绝缘本体11，以便能够确保与连接套管30的中心导体元件的准确和有效的连接。电力导体13此外与单元10的汇流条8直接耦合。锥形空腔16和26的形状是相似，因为连接套筒优选地是对称的。
测量装置20包括旨在将测量装置20固定到单元10的连接接口15的固定支撑件27。该固定支撑件27定位在外壳21的锥形空腔26的前面，并具有中央开口28，以允许固定套筒30通过。连接接口15包括相应的金属支撑件17，其与固定支撑件27相配合。
当单元10和测量装置20连接在一起时，金属支撑件17和固定支撑件27的形状，以及连接套筒30的长度都适合维持足够的绝缘距离。
测量装置的外壳的不同的形状是可能的，例如L形或T形。具体地，图3示出图2的实施例的一个变体。在该变体中，所述外壳21具有L形弯曲形式，具有定位在包括锥形空腔26的第一部分与包括电路22的第二部分之间的弯曲部29。该变体提供了测量装置20的总体积减小的优点。
图4示出了包括三个测量装置20a、20b、20c的测量组件的简化透视图，所述三个测量装置可能使用耦合接口15分别耦合到三相电网的多极开关单元10的三条汇流条，接口15包括三个连接套筒30a、30b、30c，其第一端被引入所述测量装置20a、20b、20c的锥形空腔，并且其第二端被引入到单元10的锥形空腔16a、16b、16c。
测量组件包括固定支撑件27，它对于所有三个测量装置20a、20b、20c是共同的，并且包括用于连接套筒30a、30b、30c分别通过的三个开口28。这个共同的固定支撑件27很可能对耦合接口15的金属壁17是固定的。
在本实施例中，每个测量装置20a、20b、20c是独立的，因此理论上可以测量不同的参数。
根据一个变体，测量组件包括绝缘材料制成的共用基部25，并且这使得能够将几个测量装置的外壳连接在一起，例如两个或三个装置。因此，图5示出了包括三个测量装置20a、20b、20c的三相测量组件，所述外壳通过共用基部25连接，这通过仅提出单个完整件简化了组装。
如前面所指出的，测量装置20可被用于测量与高压汇流条8相关的不同物理量。测量装置可以是用于测量汇流条的电压的例如LPVT(低功率电压互感器)类型的电压传感器，这种传感器使用例如电阻型、电容型或者是两者的结合的技术生产。该测量装置也可以是用来测量汇流条附近的温度以评估汇流条的负载的温度传感器。
测量装置20的电路22当然是能够与智能电气设备(IED)的控制/命令单元或与远程监控系统通信类型的，以便发送所测量的信息使得能够管理电网。这种通信可以是有线的(在图中为了简化起见未示出)或无线的。当通信是有线的时，它也可以用于对电路22供电。当通信是无线的时，电池型电源可以结合在测量装置20中。

Claims (8)

1.适合于被连接到高压开关单元(10)的汇流条(8)的测量装置(20)，该测量装置包括：
-由绝缘材料制成的外壳(21)，
-结合在外壳中的电气测量电路(22)，
-连接到该电路(22)的电力导体(23)，
其特征在于，所述外壳(21)具有锥形空腔(26)，所述电力导体(23)在该锥形空腔的中心延伸超出所述外壳，并且在于，该锥形空腔(26)适合与所述开关单元(10)的耦合接口(15)的连接套筒(30)相配合，以便将该电力导体(23)电连接到汇流条。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置是低功率电压互感器类型的电压传感器。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述测量装置是温度传感器。
4.根据权利要求1的测量装置，其特征在于，所述测量装置(20)包括固定支撑件(27)，使得能够将该测量装置(20)机械地固定到所述耦合接口(15)。
5.根据权利要求1的测量装置，其特征在于，所述外壳具有L形弯曲的形状，该形状具有定位在包括所述锥形空腔(26)的第一部分与包括所述电路(22)的第二部分之间的弯曲部(29)。
6.根据权利要求1的测量装置，其特征在于，所述外壳由环氧树脂或聚合树脂制成。
7.测量组件，其包括三个根据前述权利要求之一所述的测量装置(20a、20b、20c)，该测量组件适于连接到高压多极开关单元(10)的三条汇流条，其特征在于，每个测量装置的所述锥形空腔适合于与多极开关单元的耦合接口的连接套筒(30a、30b、30c)配合，以便将每个测量设备的电力导体与相应的汇流条电连接。
8.根据权利要求7的测量组件，其特征在于，其包括绝缘材料制成并且将三个测量装置(20a、20b、20c)的三个外壳固定在一起的共用基部(25)。
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