CN110261808A - 一种车载gis式表源装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载GIS式表源装置，其GIS外壳上设有套管，套管的端部安装有均压环，GIS外壳内设有升压器、标准器以及同相补偿单元，升压器、标准器位于同一气室内，同相补偿单元包括同相补偿互感器和选通开关，标准器的副边绕组和升压器的原边绕组相连，升压器的多个副边绕组各并联有一个正交补偿单元，同相补偿互感器的原边绕组与标准器耦合、多个副边绕组分别与选通开关的输入端相连，同相补偿互感器的多个副边绕组的公共抽头分别通过一个程控继电器、一个正交补偿单元与升压器的一个副边绕组相连。本发明标准电压互感器的准确性高，设备体积和重量小，试验接线工作量低，特别适合于电压互感器现场校验工作。

Description

一种车载GIS式表源装置

技术领域

本发明涉及电压互感器校验设备，具体涉及一种车载GIS式表源装置，可用于电压互感器校验工作。

背景技术

电压互感器是电能计量装置的重要组成部分，它是将高压按比例转化成低压传递给二次侧电能计量装置、测量仪表及继电保护、自动装置的一种特殊变压器，是一次系统和二次系统的联络元件，形象的说电压互感器是输电系统的“眼睛”。电能计量装置中电能表大多是通过采集互感器的信号进行电能计量的，因此，互感器电流、电压变换比例的准确性直接决定了电能计量的准确性。同时互感器还起着给仪表、继电保护提供信号及高压隔离的作用。所以互感器的准确性、可靠性、稳定性对整个电力系统的安全运行和营销计量起着至关重要的作用，因此必须对其进行校验。

JJG1021-2010《电力互感器》检定规程规定了电压互感器的试验设备、试验方法和试验周期。标准电压互感器和升压电源是电压互感器试验的关键设备。升压电源用于给被试电压互感器提供试验电压，标准电压互感器用于和被试电压互感器比较误差。标准电压互感器的误差特性将直接关系到计量的准确性，所以其准确度要求高、稳定度要高。标准电压互感器电压等级是跟电力系统一次设备电压等级相对应，分为6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、500kV、750kV、1000kV等，标准电压互感器的准确度高，一般有0.05 级、0.02 级、0.01 级、0.005 级及0.002 级等；110kV及220kV、110kV、35kV是现在常见的电压等级，而同时需要测量这三个等级的互感器的几率非常之大，我们一般会分别使用220kV、110kV、35kV的标准电压互感器进行校验，这样测量的设备多，测试时更换设备的过程复杂，工作量大，也有一些220kV等级的标准电压互感器可以兼顾测量110kV等级的电压互感器，但是测量的准确度不高，体积大，重量也不轻。220kV电压等级的电压互感器标准装置和升压装置一般为2米，难以实现车载校验。需要吊装搬运，工作效率低，安全系数差。

综上所述，目前标准电压互感器和升压装置存在体积大、重量重、高度高吊装搬运困难，难以实现车载校验，标准电压互感器在涵盖多变比情况下难以实现高精度的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种车载GIS式表源装置，本发明标准电压互感器的准确性高，设备体积和重量小，试验接线工作量低，特别适合于电压互感器现场校验工作。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种车载GIS式表源装置，包括GIS外壳，所述GIS外壳上设有套管，所述套管的端部安装有均压环，所述GIS外壳内设有升压器、标准器以及同相补偿单元，所述升压器、标准器位于同一气室内，所述同相补偿单元包括同相补偿互感器和选通开关，所述标准器的副边绕组和升压器的原边绕组相连，所述升压器的多个副边绕组各并联有一个正交补偿单元，所述同相补偿互感器的原边绕组P2与标准器耦合、多个副边绕组分别与选通开关的输入端相连，所述同相补偿互感器的多个副边绕组的公共抽头分别通过一个程控继电器REi、一个正交补偿单元与升压器的一个副边绕组相连，所述升压器、标准器两者的高压绕组共用套管并通过均压环引出高压出线点。

可选地，所述同相补偿互感器的原边绕组P2上连接有单匝绕组P1，单匝绕组P1和原边绕组P2并联且形成回路，且单匝绕组P1绕设在标准器的铁芯上。

可选地，所述同相补偿互感器的副边绕组P3设有多个抽头d1～dn，所述多个抽头d1～dn分别与选通开关的输入端相连，最后一个抽头dn作为公共抽头分别通过一个程控继电器REi、一个正交补偿单元与升压器的一个副边绕组相连。

可选地，所述选通开关为程控多项选择开关Switch。

可选地，所述正交补偿单元由程控继电器rei和程控可调感容混叠阻抗模块Zbi串联构成，且串联形成的支路与对应副边绕组并联连接。

可选地，所述程控可调感容混叠阻抗模块由并联连接的两条支路构成，其中一条支路由可调电感和电感开关s5串联构成，另一条支路包括放电电阻R以及与放电电阻R并联布置的多条固定电容器组支路，该固定电容器组支路由串联布置的电容Ci以及电容开关si构成。

可选地，所述GIS外壳由升压器外壳和标准器外壳组成，所述升压器安装在升压器外壳中，所述标准器安装在标准器外壳中，所述标准器外壳位于升压器外壳的正上方，所述升压器外壳和标准器外壳垂直连接成一个整体且内部腔体相互连通，所述套管通过法兰与标准器外壳一侧同轴连接，所述套管与升压器外壳的轴线垂直。

可选地，所述升压器外壳上安装有第一接线端子盒，所述升压器的原边绕组包括输入绕组S1-S2，补偿绕组S5-S6以及监视绕组S7-S8，所述第一接线端子盒中设有输入绕组S1-S2，补偿绕组S5-S6以及监视绕组S7-S8以及输出绕组接地端S4的连接端子。

可选地，所述标准器外壳上安装有第二接线端子盒，所述第二接线端子盒中设有标准器的原边绕组接地端X1的连接端子以及各个副边绕组抽头的连接端子。

可选地，所述GIS外壳上设有多个吊耳。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1、本发明将升压器和标准器共体设计，共用一个气室和套管，减小了试验设备体积和重量，减小了接线工作量，特别适合于电压互感器现场校验工作。

2、本发明通过同相补偿单元和正交补偿单元，保障了宽范围下标准电压互感器的准确性。

3、本发明的标准器具有多个副边绕组，同相补偿互感器具有多个副边绕组，采用多变比设计，进一步保障了220kV~35kV宽范围下标准电压互感器的准确性。

附图说明

图1为本发明实施例装置的结构示意图。

图2为本发明实施例装置的电气原理示意图。

图3为本发明实施例中正交补偿单元的结构示意图。

图例说明：1、GIS外壳；11、升压器外壳；111、第一接线端子盒；12、标准器外壳；121、第二接线端子盒；13、吊耳；2、套管；3、均压环；4、升压器；5、标准器；51、铁芯；6、同相补偿单元；61、同相补偿互感器；62、选通开关；7、正交补偿单元；71、可调电感。

具体实施方式

下文将以220kV~35kV的车载GIS式表源装置为例，对本发明车载GIS式表源装置进行进一步的详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的车载GIS式表源装置包括GIS外壳1，GIS外壳1上设有套管2，套管2的端部安装有均压环3，GIS外壳1内设有升压器4、标准器5以及同相补偿单元6，升压器4、标准器5位于同一气室内，同相补偿单元6包括同相补偿互感器61和选通开关62，标准器5的副边绕组和升压器4的原边绕组相连，升压器4的多个副边绕组各并联有一个正交补偿单元7，同相补偿互感器61的原边绕组P2与标准器5耦合、多个副边绕组分别与选通开关62的输入端相连，同相补偿互感器61的多个副边绕组的公共抽头分别通过一个程控继电器REi、一个正交补偿单元7与升压器4的一个副边绕组相连，升压器4、标准器5两者的高压绕组共用套管2并通过均压环3引出高压出线点。本实施例将升压器4、标准器5共体设计，共用一个气室（GIS外壳1的气室，内部充满SF₆气体）和套管2，减小了试验设备体积和重量，减小了接线工作量，特别适合于电压互感器现场校验工作。本实施例通过同相补偿单元6和正交补偿单元7，保障了220kV~35kV宽范围下标准电压互感器的准确性。本实施例的标准器5具有多个副边绕组，同相补偿互感器61具有多个副边绕组，采用多变比设计，进一步保障了220kV～35kV宽范围下标准电压互感器的准确性。

如图1和图2所示，GIS外壳1由升压器外壳11和标准器外壳12组成，升压器4安装在升压器外壳11中，标准器5安装在标准器外壳12中，标准器外壳12位于升压器外壳11的正上方，升压器外壳11和标准器外壳12垂直连接成一个整体且内部腔体相互连通，套管2通过法兰与标准器外壳12一侧同轴连接，套管2与升压器外壳11的轴线垂直，通过上述结构，有效地减少了装置的体积，使得装置总高度1.1m，相较现有技术高度降低了50%。

如图1和图2所示，升压器外壳11上安装有第一接线端子盒111，升压器4的原边绕组包括输入绕组S1-S2，补偿绕组S5-S6以及监视绕组S7-S8，第一接线端子盒111中设有输入绕组S1-S2，补偿绕组S5-S6以及监视绕组S7-S8以及输出绕组接地端S4的连接端子。监视绕组S7-S8还可以用于互感器的耐压试验电压监控。

如图1所示，标准器外壳12上安装有第二接线端子盒121，第二接线端子盒121中设有标准器5的原边绕组接地端X1的连接端子以及各个副边绕组抽头的连接端子。本实施例中，第二接线端子盒121上还装设有气压表，用于检测升压器4、标准器5所在气室气压。本实施例中，升压器4、标准器5所在的气室内充满0.4Mpa的SF₆气体。

如图1所示，GIS外壳1上设有4个吊耳13，便于本实施例装置的吊装和移动。

套管2用于引出高压；本实施例中，套管2水平布置，通过法兰与标准器外壳12一侧同轴连接，套管2与升压器外壳11的轴线垂直。均压环3用于均压高压出线点的高压电场。本实施例中，均压环3可拆卸安装于套管2的尾端。升压器4和标准器5高压绕组的高压出线点相同，故可以共用一根套管2并通过均压环3引出高压出线点。均压环3是安装于套管2上均匀高压出线点的电场减小方向的。因套管2共用，所以也只需要一个均压环3。

本实施例中，升压器4的线包（包括原边绕组和副边绕组）均匀绕制于铁芯上，线包绕制方向均与地面平行，可有效防止滑坡。升压器4的铁芯通过夹件固定于升压器外壳底部，铁芯与地面呈垂直方向固定。参见图2，升压器4包含原边绕组A1-X1，匝数为N1匝；升压器4包含副边绕组a1-x1，包含b1、c1两个抽头，构成a1-x1、b1-x1、c1-x1三个低压绕组，x1为零电位端。参见图2，标准器5的原边绕组端子A1（高压端）与升压器4的副边绕组端子S3（高压端）连接，标准器5的原边绕组端子X1（低压端）接地，升压器4的副边绕组端子S4（低压端）接地。

本实施例中，标准器5为标准电压互感器，标准器5的线包（包括原边绕组和副边绕组）均匀绕制于铁芯51上，线包绕制方向均与地面平行，可有效防止滑坡。铁芯51通过夹件固定于标准器外壳12一侧，铁芯与地面呈水平方向固定。

本实施例中，同相补偿单元6用于实现同相补偿。如图2所示，同相补偿互感器61的原边绕组P2上连接有单匝绕组P1，单匝绕组P1和原边绕组P2并联且形成回路，且单匝绕组P1绕设在标准器5的铁芯51上。同相补偿互感器61的原边绕组P2、副边绕组P3则均匀绕制于同相补偿互感器61自身的铁芯上，建立起电磁耦合。

如图2所示，同相补偿互感器61的副边绕组P3设有多个抽头d1～dn，多个抽头d1～dn分别与选通开关62的输入端相连，最后一个抽头dn作为公共抽头分别通过一个程控继电器REi、一个正交补偿单元7与升压器4的一个副边绕组相连。参见图2，本实施例中升压器4包括3个副边绕组，因此最后一个抽头dn作为公共抽头分别通过一个程控继电器RE1、第一个正交补偿单元7与升压器4的第一个副边绕组相连，通过一个程控继电器RE2、第二个正交补偿单元7与升压器4的第二个副边绕组相连，通过一个程控继电器RE3、第三个正交补偿单元7与升压器4的第三个副边绕组相连。在此结构的基础上，上述结构可以根据升压器4包括副边绕组的数量进行适应性调整。

如图2所示，选通开关62为程控多项选择开关Switch。程控多项选择开关Switch的输入端连接d1-dn绕组的若干个抽头，输出端连接整体装置的输出端D1，程控多项选择开关Switch用于电控指令调整内部继电器分合状态，实现同向分量有序补偿，提升标准电压互感器输出准确度。

本实施例中，程控多项选择开关Switch的电压D1-dn随程控继电器RE1、RE2、RE3可分别与低压绕组a1-x1、b1-x1、c1-x1串联，形成自适应同相补偿后的低压绕组D1-a1-x1、D1-b1-x1、D1-c1-x1。其中额定电压下D1-a1-x1为(220kV/√3)/( 100/√3V)变比的低压绕组，D1-b1-x1为(110kV/√3)/(100/√3V)变比的低压绕组，D1-c1-x1为(35kV/√3)/(100/√3V)和35kV/100V变比的低压绕组。程控继电器RE1、RE2、RE3起到选择试验变比的作用。经过程控多项选择开关Switch、程控继电器RE1、RE2、RE3，D1-dn与低压绕组a1-x1、b1-x1、c1-x1串联，形成补偿后的低压绕组D1-d1-x1、D1-b1-x1、D1-c1-x1，实现对低压绕组的补偿。D1-d1-x1为(220kV/√3)/( 100/√3V)变比的低压绕组，D1-b1-x1为(110kV/√3)/(100/√3V)变比的低压绕组，D1-c1-x1为(35kV/√3)/(100/√3V)和35kV/100V变比的低压绕组。保障了标准电压互感器三个变比下比差准确度。原边绕组P2、副边绕组P3和铁芯构成了一个小互感器，小互感器的电压比为N2/ N3,则自适应同相补偿单元实现了1/( N2/ N3)匝补偿。其中，N2为原边绕组P2的匝数，N3为副边绕组P3的总匝数。

正交补偿单元7用于通过调整低压绕组二次阻抗的功率因数改标准电压互感器输出的角差。本实施例中，正交补偿单元7由程控继电器rei和程控可调感容混叠阻抗模块Zbi串联构成，且串联形成的支路与对应副边绕组并联连接。参见图2，第一个正交补偿单元7由程控继电器re1和程控可调感容混叠阻抗模块Zb2串联构成，第二个正交补偿单元7由程控继电器re2和程控可调感容混叠阻抗模块Zb2串联构成，第三个正交补偿单元7由程控继电器re3和程控可调感容混叠阻抗模块Zb3串联构成。程控继电器re1、re2、re3分别与程控可调感容混叠阻抗模块Zb1、Zb2、Zb3串联，控制程控可调感容混叠阻抗模块Zb1、Zb2、Zb3的投切。re1与RE1、re2与RE2、re3与RE3形成同步投切关系。例如RE1闭合时，re1也处于闭合状态；RE1分断时，re1也处于分断状态；re2、re3同。

如图3所示，程控可调感容混叠阻抗模块由并联连接的两条支路构成，其中一条支路由可调电感71和电感开关s5串联构成，另一条支路包括放电电阻R以及与放电电阻R并联布置的多条固定电容器组支路，该固定电容器组支路由串联布置的电容Ci以及电容开关si构成。参见图3，图中一共包括四条固定电容器组支路，第1条固定电容器组支路由串联布置的电容C1以及电容开关s1构成，第2条固定电容器组支路由串联布置的电容C2以及电容开关s2构成，第3条固定电容器组支路由串联布置的电容C3以及电容开关s4构成，第4条固定电容器组支路由串联布置的电容C4以及电容开关s4构成。其中可调电感71具有程控连续可调功能，与固定电容器组支路并联；固定电容器组支路由若干等值电容器（电容Ci）并联构成，电容开关si与电容Ci串联，根据指令投切电容器；切除后的电容器与放电电阻并联，实现剩余电荷的释放。程控可调感容混叠阻抗模块用于根据电控指令调整内部阻抗值，实现正交分量有序补偿，提升标准电压互感器输出准确度。可调电感具有程控连续可调功能，与固定电容器组并联；固定电容器组由若干等值电容器并联构成，电容开关与每个电容器串联，根据指令投切电容器；切除后的电容器与放电电阻并联，实现剩余电荷的释放。程控可调感容混叠阻抗模块根据电控指令调整内部阻抗值，实现正交分量有序补偿，提升3个变比标准电压互感器输出准确度。例如，程控可调感容混叠阻抗模块显示容性时，电调电感的开关s5处于断开状态，C1-C4的电容量各不相同，根据正交分量补偿大小确定对应的s1-s4开关的闭合状态；程控可调感容混叠阻抗模块显示感性时，s1-s4开关处于断开状态，s5处于闭合状态，电调电感根据正交分量补偿大小调整感抗值。

本实施例的车载GIS式表源装置的工作步骤如下：电流从输入绕组S1-S2，经过升压器线包传变从s3-s4输出高压U，施加于标准器5的一次绕组A-X上，经过标准器5的线包传变，从D1-a1-x1绕组输出：U/(220kV/√3)/( 100/√3V)；从D1-b1-x1绕组输出：U/(110kV/√3)/(100/√3V)；从D1-c1-x1绕组输出：U/ (35kV/√3)/(100/√3V))。

综上所述，本实施例的车载GIS式表源装置解决了目前标准电压互感器和升压装置体积大、重量重、高度高吊装搬运困难，难以实现车载校验，标准电压互感器在涵盖多变比情况下难以实现高精度的问题，实现了带自适应补偿单元的220kV~35kV车载GIS式表源一体化装置的创造。本实施例的车载GIS式表源装置具有下述优点：（1）本实施例采用将标准器5与升压器4的铁芯错位垂直安装，使得空间距离固定，使得升压器4与标准器5的线包距离最远，减小了升压器4对标准器5的干扰，提高了标准器5的准确性和稳定性。（2）本实施例采用多变比设计，结合同相补偿单元6和正交补偿单元7，保障了220kV~35kV宽范围下标准电压互感器的准确性。（3）本实施例将套管2横向安装于标准器5的外壳一侧，使得标准器高度降低了50%，实现了220kV~35kV电压互感器的车载校验。（4）本实施例将标准器5与升压器4共体设计，共用一个气室和套管2，减小了试验设备体积和重量，减小了接线工作量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种车载GIS式表源装置，其特征在于：包括GIS外壳（1），所述GIS外壳（1）上设有套管（2），所述套管（2）的端部安装有均压环（3），所述GIS外壳（1）内设有升压器（4）、标准器（5）以及同相补偿单元（6），所述升压器（4）、标准器（5）位于同一气室内，所述同相补偿单元（6）包括同相补偿互感器（61）和选通开关（62），所述标准器（5）的副边绕组和升压器（4）的原边绕组相连，所述升压器（4）的多个副边绕组各并联有一个正交补偿单元（7），所述同相补偿互感器（61）的原边绕组P2与标准器（5）耦合、多个副边绕组分别与选通开关（62）的输入端相连，所述同相补偿互感器（61）的多个副边绕组的公共抽头分别通过一个程控继电器REi、一个正交补偿单元（7）与升压器（4）的一个副边绕组相连，所述升压器（4）、标准器（5）两者的高压绕组共用套管（2）并通过均压环（3）引出高压出线点。

2.根据权利要求1所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述同相补偿互感器（61）的原边绕组P2上连接有单匝绕组P1，单匝绕组P1和原边绕组P2并联且形成回路，且单匝绕组P1绕设在标准器（5）的铁芯（51）上。

3.根据权利要求1所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述同相补偿互感器（61）的副边绕组P3设有多个抽头d1～dn，所述多个抽头d1～dn分别与选通开关（62）的输入端相连，最后一个抽头dn作为公共抽头分别通过一个程控继电器REi、一个正交补偿单元（7）与升压器（4）的一个副边绕组相连。

4.根据权利要求1所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述选通开关（62）为程控多项选择开关Switch。

5.根据权利要求1所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述正交补偿单元（7）由程控继电器rei和程控可调感容混叠阻抗模块Zbi串联构成，且串联形成的支路与对应副边绕组并联连接。

6.根据权利要求5所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述程控可调感容混叠阻抗模块由并联连接的两条支路构成，其中一条支路由可调电感（71）和电感开关s5串联构成，另一条支路包括放电电阻R以及与放电电阻R并联布置的多条固定电容器组支路，该固定电容器组支路由串联布置的电容Ci以及电容开关si构成。

7.根据权利要求1所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述GIS外壳（1）由升压器外壳（11）和标准器外壳（12）组成，所述升压器（4）安装在升压器外壳（11）中，所述标准器（5）安装在标准器外壳（12）中，所述标准器外壳（12）位于升压器外壳（11）的正上方，所述升压器外壳（11）和标准器外壳（12）垂直连接成一个整体且内部腔体相互连通，所述套管（2）通过法兰与标准器外壳（12）一侧同轴连接，所述套管（2）与升压器外壳（11）的轴线垂直。

8.根据权利要求7所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述升压器外壳（11）上安装有第一接线端子盒（111），所述升压器（4）的原边绕组包括输入绕组S1-S2，补偿绕组S5-S6以及监视绕组S7-S8，所述第一接线端子盒（111）中设有输入绕组S1-S2，补偿绕组S5-S6以及监视绕组S7-S8以及输出绕组接地端S4的连接端子。

9.根据权利要求7所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述标准器外壳（12）上安装有第二接线端子盒（121），所述第二接线端子盒（121）中设有标准器（5）的原边绕组接地端X1的连接端子以及各个副边绕组抽头的连接端子。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的车载GIS式表源装置，其特征在于：所述GIS外壳（1）上设有多个吊耳（13）。