CN114724885B - 内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱及柱上断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，在进线侧设置管形高压电容用于相序电压测量，在出现侧设置电流传感器和两个管形高压电容，电流传感器用于相序和零序电流测量，两个管形高压电容分别用于相序电压和零序电压测量，在固封极柱下部设置两处圆片形高压电容，分别连接到进线和出线侧，并分别用于进线侧、出线侧取电。采用本发明的固封极柱实现了双侧测量和取电，内部结构紧凑，集成度高，可提供大功率取电输出。
Description
技术领域
本发明属于配电系统技术领域，具体是涉及一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱及柱上断路器。
背景技术
ZW32型柱上断路器广泛应用于配电网系统，其构成包括固封极柱、隔离开关、电压互感器、电流互感器，其中配套采用的电流、电压互感器一般为传统的电磁式互感器，电磁式电流互感器、电磁式电压互感器体积大、重量重，且分别存在二次开路、二次短路和铁磁谐振的风险。
随着一二次融合技术的发展与应用，在固封极柱内嵌智能组件，实现一体化智能设备是发展趋势。
公开号为CN111710555A的申请公开了一二次深度融合断路器开关用固封极柱，通过设置传感器LPCT、第二传感器EVT、电容失效保护器、第一传感器EVT和取电电容，设计内置取电电容的固封极柱取代现有的外置PT给控制器和测量仪表的供电方式，并加入电容失效保护器来满足极柱的安全运行，避免高压通过失效电容直接连接到机箱，造成安全事故。但是该申请没有实现双侧取电。
公开号为CN110970259A的申请公开了一种户外柱使用一二次融合固封极柱及取电装置，采用零相一体电流、电压传感器多功能，低容量的技术，解决市场上集成的难度高，有效的保证了精度高，功能全的一二次融合产品，同时采用多个回路进行同侧并列走线的方式，减少成型过程中的高压、局放、雷电冲击等影响。但是该申请未实现双侧取电，且结构不够紧凑，体积较大。
目前的一二次融合固封极柱部分实现了传感器内嵌、取能元件小型化，但还存在集成度不高、体积偏大、未实现双侧电压测量或双侧取电功能、取电功率较小等不足。
发明内容
本发明的目的是，提供一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，解决现有技术中存在的集成度不高、体积偏大、未实现双侧电压测量或双侧取电功能、取电功率较小等问题。本申请还相应提供了上述固封极柱所构成的柱上断路器。
为了达成上述目的，本申请的解决方案是：
本申请一方面提供了一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，包括浇注在绝缘壳体内部的第一管形高压电容、进线侧导体、第二管形高压电容、第三管形高压电容、电流传感器、出线侧导体、第一圆片形高压电容和第二圆片形高压电容，其中：
所述进线侧导体外侧设置用于进线侧相序电压测量的第一管形高压电容；第一管形高压电容与进线侧导体为同轴结构；
所述出线侧导体外侧设置用于出线侧相序电压测量的第二管形高压电容、用于零序电压测量的第三管形高压电容和电流传感器；第二管形高压电容、第三管形高压电容、电流传感器与出线侧导体均为同轴结构；
在固封极柱下部设置所述第一圆片形高压电容和第二圆片形高压电容(11)；第一圆片形高压电容的高压端与进线侧导体连接，低压端引出到固封极柱外至进线侧取能电路；第二圆片形高压电容的高压端与出线侧导体连接，低压端引出到固封极柱外至出线侧取能电路。
进一步地，第一管形高压电容的内电极与进线侧导体等电位连接，外电极引出作为低压输出端；第一管形高压电容的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量进线侧相序电压。
进一步地，所述电流传感器位于第二管形高压电容、第三管形高压电容的外侧，形成紧凑的结构。
进一步地，第二管形高压电容和第三管形高压电容的内电极与出线侧导体等电位连接，外电极作为低压输出；第二管形高压电容的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量出线侧相序电压；第三管形高压电容的低压输出端引出到固封极柱外，将三相固封极柱的3个第三管形高压电容的低压输出端短接，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量零序电压。
进一步地，所述电流传感器为穿心式安装方式，与高压导体无直接的电气连接，通过电磁感应测量电流，电流传感器为零相序一体式，用于相序和零序电流的测量。
进一步地，所述第一管形高压电容和第二管形高压电容的结构尺寸、电气参数完全相同。
进一步地，所述第一圆片形高压电容和第二圆片形高压电容的结构尺寸、电气参数完全相同。
进一步地，所述第一圆片形高压电容和第二圆片形高压电容为单个电容，或者是多个圆片形高压电容单元并联，当采用多个圆片形高压电容单元并联方式时，叠加方式为：在高度方向上叠加。
本申请另一个方面提出了一种三相固封极柱构成的柱上断路器，所述三相固封极柱分别为A、B、C相固封极柱，所述A、B、C相固封极柱均为上述内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱。在A、B、C三相固封极柱中均配置第一管形高压电容和第二管形高压电容，或者是对第一管形高压电容和第二管形高压电容进行交叉的选择性配置。
进一步地，所述对第一管形高压电容和第二管形高压电容进行交叉的选择性配置具体为：A、B、C三相中部分相别只配置第一管形高压电容，部分相别只配置第二管形高压电容。
本发明的有益效果：固封极柱内置了电流电压传感器和取电电容，实现了相序和零序电流测量、相电压测量、零序电压测量和高压取电，电流、电压传感器与一次导体为同轴布置，空间利用率高，结构紧凑，集成度高，总体尺寸较小；相电压为双侧测量，高压取电为双侧取电，功能齐全；圆片形高压取电电容布置在固封极柱下部，具有较大空间裕度，根据取电功率需要，选择合适的电容量，可提供大功率输出。
附图说明
图1是本申请提供的内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱的结构示意图。
其中，图中：1——绝缘壳体，2——第一管形高压电容，3——灭弧室，4——进线侧导体，5——软连接，6——第二管形高压电容，7——第三管形高压电容，8——电流传感器，9——出线侧导体，10——第一圆片形高压电容，11——第二圆片形高压电容。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明中所述的“连接”，除非另有明确的规定或限定，应作广义理解，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连。在本发明的描述中，需要理解的是，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶端”、“底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1，本申请提供一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，1为绝缘壳体，其他部件均浇注在绝缘壳体1内部，4为进线侧导体，9为出线侧导体，灭弧室3的一端连接进线侧导体4并实现开断，其另一端通过软连接5与出线侧导体9连接。
在进线侧导体4外侧设置第一管形高压电容2，第一管形高压电容2与进线侧导体为同轴结构，其内电极与进线侧导体4等电位连接，外电极引出作为低压输出端。第一管形高压电容2的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，其作用是测量进线侧相序电压。
在出线侧导体9外侧，设置第二管形高压电容6、第三管形高压电容7和电流传感器8，第二管形高压电容6、第三管形高压电容7、电流传感器8与出线侧导体9均为同轴结构，其中电流传感器8位于第二管形高压电容6、第三管形高压电容7的外侧，形成紧凑的结构。第二管形高压电容6、第三管形高压电容7的内电极与出线侧导体9等电位连接，外电极作为低压输出，电流传感器8为穿心式安装方式，与高压导体无直接的电气连接，通过电磁感应测量电流，电流传感器8为零相序一体式，用于相序和零序电流的测量。第二管形高压电容6的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，其作用是测量出线侧相序电压。第三管形高压电容7的低压输出端引出到固封极柱外，三相固封极柱的3个输出端短接，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，其作用是测量零序电压。
第一管形高压电容2、第二管形高压电容6均用于相序电压的测量，其结构尺寸、电气参数等完全相同。
在固封极柱下部侧边位置，设置第一圆片形高压电容10和第二圆片形高压电容11，第一圆片形高压电容10的高压端与进线侧导体4连接，低压端引出到固封极柱外至进线侧取能电路。第二圆片形高压电容的高压端与出线侧导体9连接，低压端引出到固封极柱外至出线侧取能电路。当一次高压施加到第一圆片形高压电容10和第二圆片形高压电容11上时，两个高压电容的输出端具有一定的电压、容性电流，取能电路可从高压电容上获得相应的能量，功率大小与高压电容值线性相关。
第一圆片形高压电容10和第二圆片形高压电容11均用于高压取电，其结构尺寸、电气参数等完全相同。第一圆片形高压电容10和第二圆片形高压电容11不局限为单个电容形式，根据取电功率需要，选择合适的电容量，可将高压取电电容内部设计为单个或多个圆片形高压电容单元并联的方式，总电容量为500～10000pF。当采用多个圆片形高压电容单元并联方式时，其在高度方向上叠加，从而利用固封极柱在高度上的剩余空间，避免径向尺寸过大。
本申请提供的一种三相固封极柱构成的柱上断路器实施例，所述三相固封极柱分别为A、B、C相固封极柱，所述A、B、C相固封极柱均为如前所述的内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱。在A、B、C三相固封极柱中均配置第一管形高压电容2和第二管形高压电容6，或者是对第一管形高压电容2和第二管形高压电容6进行交叉的选择性配置。
由三相固封极柱构成的柱上断路器，双侧电压测量功能可不必对每相电压都进行双侧测量，为节省成本，可在A、B、C三相固封极柱中对第一管形高压电容2和第二管形高压电容6进行交叉的选择性配置，比如A、C相固封极柱均只配置第一管形高压电容2，不配置第二管形高压电容6，而B相固封极柱只配置第二管形高压电容6，不配置第一管形高压电容2，这样A、C相的相电压取自进线侧，B相的相电压取自出线侧，实现双侧电压测量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，其特征在于：包括浇注在绝缘壳体(1)内部的第一管形高压电容(2)、进线侧导体(4)、第二管形高压电容(6)、第三管形高压电容(7)、电流传感器(8)、出线侧导体(9)、第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)，其中：
所述进线侧导体(4)外侧设置用于进线侧相序电压测量的第一管形高压电容(2)；第一管形高压电容(2)与进线侧导体(4)为同轴结构；第一管形高压电容(2)的内电极与进线侧导体(4)等电位连接，外电极引出作为低压输出端；第一管形高压电容(2)的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量进线侧相序电压；
所述出线侧导体(9)外侧设置用于出线侧相序电压测量的第二管形高压电容(6)、用于零序电压测量的第三管形高压电容(7)和电流传感器(8)；第二管形高压电容(6)、第三管形高压电容(7)、电流传感器(8)与出线侧导体(9)均为同轴结构；第二管形高压电容(6)和第三管形高压电容(7)的内电极与出线侧导体(9)等电位连接，外电极作为低压输出；第二管形高压电容(6)的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量出线侧相序电压；第三管形高压电容(7)的低压输出端引出到固封极柱外，将三相固封极柱的3个第三管形高压电容(7)的低压输出端短接，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量零序电压；
在固封极柱下部设置所述第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)；第一圆片形高压电容(10)的高压端与进线侧导体(4)连接，低压端引出到固封极柱外至进线侧取能电路；第二圆片形高压电容(11)的高压端与出线侧导体(9)连接，低压端引出到固封极柱外至出线侧取能电路。
2.如权利要求1所述的一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，其特征在于：所述电流传感器(8)位于第二管形高压电容(6)、第三管形高压电容(7)的外侧，形成紧凑的结构。
3.如权利要求1所述的一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，其特征在于：所述电流传感器(8)为穿心式安装方式，与高压导体无直接的电气连接，通过电磁感应测量电流，电流传感器(8)为零相序一体式，用于相序和零序电流的测量。
4.如权利要求1所述的一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，其特征在于：所述第一管形高压电容(2)和第二管形高压电容(6)的结构尺寸、电气参数完全相同。
5.如权利要求1所述的一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，其特征在于：所述第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)的结构尺寸、电气参数完全相同。
6.如权利要求1所述的一种内置电流电压传感器和取电电容的固封极柱，其特征在于：所述第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)为单个电容，或者是多个圆片形高压电容单元并联，当采用多个圆片形高压电容单元并联方式时，叠加方式为：在高度方向上叠加。
7.一种三相固封极柱构成的柱上断路器，其特征在于：所述三相固封极柱分别为A、B、C相固封极柱，所述A、B、C相固封极柱均为如权利要求1～6任一项所述的固封极柱；在A、B、C三相固封极柱中均配置第一管形高压电容(2)和第二管形高压电容(6)；
或者是所述三相固封极柱分别为A、B、C相固封极柱，A、B、C三相中对第一管形高压电容(2)和第二管形高压电容(6)进行交叉的选择性配置，具体为部分相别只配置第一管形高压电容(2)，部分相别只配置第二管形高压电容(6)；
只配置第一管形高压电容(2)的固封极柱结构为:包括浇注在绝缘壳体(1)内部的第一管形高压电容(2)、进线侧导体(4)、第三管形高压电容(7)、电流传感器(8)、出线侧导体(9)、第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)，其中：所述进线侧导体(4)外侧设置用于进线侧相序电压测量的第一管形高压电容(2)；第一管形高压电容(2)与进线侧导体(4)为同轴结构；第一管形高压电容(2)的内电极与进线侧导体(4)等电位连接，外电极引出作为低压输出端；第一管形高压电容(2)的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量进线侧相序电压；所述出线侧导体(9)外侧设置用于零序电压测量的第三管形高压电容(7)和电流传感器(8)；第三管形高压电容(7)、电流传感器(8)与出线侧导体(9)均为同轴结构；第三管形高压电容(7)的内电极与出线侧导体(9)等电位连接，外电极作为低压输出；第三管形高压电容(7)的低压输出端引出到固封极柱外，将三相固封极柱的3个第三管形高压电容(7)的低压输出端短接，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量零序电压；在固封极柱下部设置所述第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)；第一圆片形高压电容(10)的高压端与进线侧导体(4)连接，低压端引出到固封极柱外至进线侧取能电路；第二圆片形高压电容(11)的高压端与出线侧导体(9)连接，低压端引出到固封极柱外至出线侧取能电路；
只配置第二管形高压电容(6)的固封极柱结构为:包括浇注在绝缘壳体(1)内部的进线侧导体(4)、第二管形高压电容(6)、第三管形高压电容(7)、电流传感器(8)、出线侧导体(9)、第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)，其中：所述出线侧导体(9)外侧设置用于出线侧相序电压测量的第二管形高压电容(6)、用于零序电压测量的第三管形高压电容(7)和电流传感器(8)；第二管形高压电容(6)、第三管形高压电容(7)、电流传感器(8)与出线侧导体(9)均为同轴结构；第二管形高压电容(6)和第三管形高压电容(7)的内电极与出线侧导体(9)等电位连接，外电极作为低压输出；第二管形高压电容(6)的低压输出端引出到固封极柱外，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量出线侧相序电压；第三管形高压电容(7)的低压输出端引出到固封极柱外，将三相固封极柱的3个第三管形高压电容(7)的低压输出端短接，与设置在固封极柱外部的相应低压电容分压，构成电容分压电压传感器，用于测量零序电压；在固封极柱下部设置所述第一圆片形高压电容(10)和第二圆片形高压电容(11)；第一圆片形高压电容(10)的高压端与进线侧导体(4)连接，低压端引出到固封极柱外至进线侧取能电路；
第二圆片形高压电容(11)的高压端与出线侧导体(9)连接，低压端引出到固封极柱外至出线侧取能电路。
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