CN204101611U - 一种高压直流分压器标准组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高压直流分压器标准组件，包括一对同轴套装的绝缘支撑骨架，在绝缘支撑骨架筒壁内嵌入金属屏蔽筒，在由两绝缘支撑骨架套装的筒体内装有一个标准单元的分压电阻串，在分压电阻串的两端均设置有分压电阻连接点，在分压电阻串外套装有内均压/散热环,在两绝缘支撑骨架套装的筒体外装有一个标准单元的均压电阻串，在均压电阻串的两端均设置有均压电阻连接点，在均压电阻串外侧装有外均压/散热环。本实用新型充分发挥电子式电压互感器小信号传感、就地采集的技术优势，将直流电压分压器小型化、低功率化，并将其结构简化为一种可积木式装配的标准直流分压组件，装配时只须作简单地串联组装可组成不同电压等级的直流分压器。

Description

一种高压直流分压器标准组件

技术领域

本实用新型属于高压电器的制造技术领域，涉及一种高压、特高压直流电压互感器内部均压、分压、屏蔽、散热一体化的标准组件技术。

背景技术

现有直流电压互感器普遍采用了一种电阻或阻容分压技术，在特高压条件下，必须同时解决电场均衡、电磁屏蔽、热功率发散等技术难题。目前国内外虽然已有不少技术文献讨论了以上难题的应对措施，但其实际应用产品仍存在着热功率设计过大、连续运行的热积累问题严重等缺陷，在同时兼顾绝缘耐压、电磁屏蔽、热量散发的技术要求下，直流电压互感器的测量精度难以得到保证。例如《GB/T26217-2010》(高压直流输电系统直流电压测量装置，国家标准)在一般性要求中规定：直流电压互感器“对50Hz电压的响应精度小于等于1.0％，相位误差小于等于500us”,迄今国内外直流电压互感器的制造仍然都还局限于这一指标，但该指标在柔性直流输电的工程应用中已不能满足暂态响应小于50us的技术要求，因此本领域目前亟需探寻一些可以从根本上改变传统直流电压互感器的新型结构方案，特别是需要一种能兼顾分压、均压、屏蔽和散热措施的标准化组件方案。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种高压直流分压器标准组件，实际应用中可以根据需要在该标准组件的结构设计基础上，统一协调均压、分压、散热和屏蔽四个方面的技术要求，通过由若干个标准组件串联衔接装配，进而组成不同电压等级的直流电压互感器。

为实现上述发明目的而采用的技术解决方案是这样的：

一种高压直流分压器标准组件，包括一个筒壁内嵌入有小金属屏蔽筒的圆筒形小绝缘支撑骨架和一个同轴嵌套在小绝缘支撑骨架下端或上端且筒壁内嵌入有大金属屏蔽筒的圆筒形大绝缘支撑骨架，在由两绝缘支撑骨架套装的筒体内装有一个标准单元的分压电阻串，在分压电阻串的两端均设置有分压电阻连接点，在分压电阻串外套装有内均压/散热环,在两绝缘支撑骨架套装的筒体外装有一个标准单元的均压电阻串，在均压电阻串的两端均设置有均压电阻连接点，在均压电阻串外侧装有外均压/散热环。

上述高压直流分压器标准组件中，一个标准单元的分压电阻串由上下相互串联的两组或多组等值并联电阻组成，每组等值并联电阻均由两个或多个阻值相同的电阻并联组成，分压电阻串的两端焊装并固定在电路板上，在电路板上留有可与两端毗邻的标准组件中分压电阻串连接的焊盘孔，设在分压电阻串外的内均压/散热环与分压电阻串的串联接点作导通连接。

上述高压直流分压器标准组件中，内均压/散热环固定在电路板上，可与分压电阻串上的每一个串联接点作导通连接，也可按等间隔原则布置，与分压电阻串上相应的某一个串联接点作导通连接，内均压/散热环起到分散电场和导出热量的双重作用。

上述高压直流分压器标准组件中，一个标准单元的均压电阻串由上下相互串联的两组或多组等值并联电阻组成，每组等值并联电阻均由两个或多个阻值相同的电阻并联组成，各电阻的引线连接并固定在相邻的绝缘骨架圆筒的外延伸金属板上，均压电阻串两端的引线可与两端毗邻的标准组件中均压电阻串对应连接，设在均压电阻串外的外均压/散热环与均压电阻串的串联接点作导通连接,外均压/散热环同时也与嵌放在相邻的小绝缘支撑骨架或大绝缘支撑骨架内的小金属屏蔽筒或大金属屏蔽筒作导通连接，外均压/散热环起到分散电场、导出热量以及为分压电阻串屏蔽外场干扰的作用。

上述高压直流分压器标准组件中，小绝缘支撑骨架和大绝缘支撑骨架均由环氧树脂材料模压成型，小金属屏蔽筒和大金属屏蔽筒均分别整体嵌套于小绝缘支撑骨架和大绝缘支撑骨架的筒壁内，绝缘支撑骨架和金属屏蔽筒之间保持绝缘隔离。

本实用新型所述的高压直流分压器标准组件可独立承受10kV的规定的电压，同时可承受2倍以上的短时耐压(不少于一分钟)。

与现有技术相比，本实用新型充分发挥电子式电压互感器小信号传感、就地采集的技术优势，将直流电压分压器小型化、低功率化，并将其结构简化为一种可积木式装配的标准直流分压组件的叠层组件(每一个分压组件即是一个通用件)，装配时只须作简单地串联组装，即可组成不同电压等级的直流分压器。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施例的结构(轴心剖面)示意图。

图2是由N个高压直流分压器标准组件组合装配成一台高压直流分压器的结构示意图。

附图中各数字标号的名称分别是：1－分压电阻串，2－均压电阻串，3－外均压/散热环，4－小屏蔽筒，5－大屏蔽筒，6－内均压/散热环，7A－小绝缘支撑骨架，7B－大绝缘支撑骨架，8－分压电阻串上连接点，9－分压电阻串下连接点，10－均压电阻串上连接点，11－均压电阻串下连接点，12－高压端子，13－低压臂电阻，14－分压器底座，15－分压器输出端；I－高压直流分压器标准组件。

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际应用形式并不仅限于图示的实施例。

参见图1，本实用新型所述的高压直流分压器标准组件由绝缘支撑骨架、分压电阻串1、均压电阻串2、金属屏蔽筒、外均压/散热环3、内均压/散热环6等部件组成，每个标准组件可独立承受一个规定的电压(例如10kV)，同时可承受2倍以上的短时耐压(不少于一分钟)。各部件的结构及功能如下所述。

绝缘支撑骨架——绝缘支撑骨架由按上下位同轴嵌套装配的小绝缘支撑骨架7A和大绝缘支撑骨架7B组成，其中小绝缘支撑骨架7A的内径、外径、高分别为50mm、70mm、70mm，大绝缘支撑骨架7B的内径、外径、高分别为70mm、90mm、70mm，二者均由高强度绝缘作用的环氧树脂材料热压成型，小绝缘支撑骨架7A和大绝缘支撑骨架7B的环壁内分别嵌入小屏蔽筒4和大屏蔽筒5。绝缘支撑骨架是本实用新型标准组件的装配载体，它既具有承受分压器重力的支撑作用，同时由于两个支撑骨架上下嵌套组合形成一个电磁密闭空间，故还起到分压组件间的绝缘隔离作用。

金属屏蔽筒——由分别嵌入小绝缘支撑骨架7A和大绝缘支撑骨架7B环壁内的小屏蔽筒4和大屏蔽筒5构成(嵌套装配后，屏蔽筒和绝缘支撑骨相互之间仍保持良好的绝缘隔离)，两个屏蔽筒分别与外均压电阻串的一个连接点相连，是一个带有该接点电位的等电位腔。两个金属圆筒的纵向嵌套结构形成相对密闭的屏蔽空间，可有效屏蔽外部环境电磁场对筒内分压电阻1的电磁干扰。在多个标准组件依序装配后，屏蔽筒形成垂直通道，具有导热的“烟筒”效应，可引导空气对流，有效散发电阻热量。

分压电阻串1——一个标准单元的分压电阻串1由两组(每组两个)并联的等值电阻再上下相互串联组成，是用于高精度测量的电阻串，可实现精确分压。分压电阻串1的两端接点分别焊装并固定在电路板(PCB板)上，在电路板上留有焊盘孔，可与位于上下方的标准组件连接。本实用新型中各电路板分别插在相邻绝缘支撑骨架的圆筒中，它所在位置的电位与外均压电阻串连接点上的电位逐一对应，所以每个分压电阻中心点上的电位分布与所在屏蔽筒的电位相等，即每一个分压电阻处在一个等电位的屏蔽环境中，具有抗御外场干扰能力。

均压电阻串2——均压电阻串2由三组(每组两个)并联的等值电阻再上下相互串联组成，各电阻引线连接并固定在相邻的两个绝缘骨架的外延伸金属板上(图1中，两边的均压电阻的上下端都与接在金属屏蔽筒上的外均压/散热环接通，所以每一对电阻都是并联关系，上下又是串联关系)，上下两端电阻引线可与位于上下方的标准组件连接的金属板继续串联。均压电阻串2为分压组件提供呈梯度分布的电位，组件所在的上下位置不同，会在均压电阻串的相应连接点上得到与位置对应的电位梯度。当N个组件串联后，均压电阻串将总电压分成N各等分，每个等分点上连接均压环，均压环将带电电位由“线”扩展成“面”，使导体的表面电场弱化，可有效消除局部放电，并使垂直方向上，各节之间的电势梯度均匀分布。

内均压/散热环6——内均压/散热环6为铝制，固定在分压电路板上，与分压电阻串1上各电阻的串联接点作导通连接，用于散发分压电阻体上的热量，经屏蔽筒内的空气对流向上流动导出。

外均压/散热环3——外均压/散热环3为铝制，固定在绝缘支架的外沿处，它与外均压电阻串2的一个串联接点作导通连接,并与相邻的一个金属屏蔽筒作导通连接，与金属屏蔽筒保持等电位，用于扩展带电体外表面积，起到防闪弧、为电阻串散热和为分压电阻串屏蔽外场干扰等多重作用。

通过以上设计的高压直流分压器标准组件可将直流电压互感器的装配过程简化为一种标准组件积木装配方式的简单串联过程，即用一种标准组件组合成不同电压等级的直流电压互感器，直流电压互感器的整机性能相应也由组件来保障。图2所示为N个标准组件叠层组合而成的一台直流电压分压器。其中的高压直流分压器标准组件I被设计成具有一定的均压、分压、屏蔽和散热能力，当N个组件串联后，构成直流电压互感器的高压臂，具有N倍额定电压的均压、分压、屏蔽和散热功能。

例如，当设计作为200kV直流电压互感器的分压器应用时，采用20个分压组件串联，总分压电阻和均压电阻都设定为200MΩ(组件分压、均压电阻为10MΩ),这样，分压、均压电流分别为1mmA，低压臂电阻9设定为5kΩ，额定分压输出为：Ut＝5V。由20个分压组件串接成的200kV分压器整体插入绝缘套管内并将两端密封，充0.4MP压力的SF6气体，装上分压器底座10后即成为一台200kV直流分压器。据此方案制成的200kV直流电压互感器,其测量性误差可达0.2级,耐压、局放、暂态响应指标均优于国标,连续工作温升小于20℃。

Claims (6)

1.一种高压直流分压器标准组件，其特征在于：包括一个筒壁内嵌入有小金属屏蔽筒(4)的圆筒形小绝缘支撑骨架(7A)和一个同轴嵌套在小绝缘支撑骨架(7A)下端或上端且筒壁内嵌入有大金属屏蔽筒(5)的圆筒形大绝缘支撑骨架(7B)，在由两绝缘支撑骨架套装的筒体内装有一个标准单元的分压电阻串(1)，在分压电阻串(1)的两端均设置有分压电阻连接点，在分压电阻串(1)外套装有内均压/散热环(6),在两绝缘支撑骨架套装的筒体外装有一个标准单元的均压电阻串(2)，在均压电阻串(2)的两端均设置有均压电阻连接点，在均压电阻串(2)外侧装有外均压/散热环(3)。

2.根据权利要求1所述的高压直流分压器标准组件，其特征在于：一个标准单元的分压电阻串(1)由上下相互串联的两组或多组等值并联电阻组成，每组等值并联电阻均由两个或多个阻值相同的电阻并联组成，分压电阻串(1)的两端焊装并固定在电路板上，在电路板上留有可与两端毗邻的标准组件中分压电阻串连接的焊盘孔，设在分压电阻串(1)外的内均压/散热环(6)与分压电阻串(1)的串联接点作导通连接。

3.根据权利要求2所述的高压直流分压器标准组件，其特征在于：内均压/散热环(6)固定在电路板上，可与分压电阻串(1)上的每一个串联接点作导通连接，也可按等间隔原则布置，与分压电阻串(1)上相应的某一个串联接点作导通连接。

4.根据权利要求1所述的高压直流分压器标准组件，其特征在于：一个标准单元的均压电阻串(2)由上下相互串联的两组或多组等值并联电阻组成，每组等值并联电阻均由两个或多个阻值相同的电阻并联组成，各电阻的引线连接并固定在相邻的绝缘骨架圆筒的外延伸金属板上，均压电阻串(2)两端的引线可与两端毗邻的标准组件中均压电阻串对应连接，设在均压电阻串(2)外的外均压/散热环(3)与均压电阻串(2)的串联接点作导通连接,外均压/散热环(3)同时也与嵌放在相邻的小绝缘支撑骨架(7A)或大绝缘支撑骨架(7B)内的小金属屏蔽筒(4)或大金属屏蔽筒(5)作导通连接。

5.根据权利要求1所述的高压直流分压器标准组件，其特征在于：所述的小绝缘支撑骨架(7A)和大绝缘支撑骨架(7B)均由环氧树脂材料模压成型，小金属屏蔽筒(4)和大金属屏蔽筒(5)均分别整体嵌套于小绝缘支撑骨架(7A)和大绝缘支撑骨架(7B)的筒壁内，绝缘支撑骨架和金属屏蔽筒之间保持绝缘隔离。

6.根据权利要求1所述的高压直流分压器标准组件，其特征在于：该高压直流分压器标准组件可独立承受10kV的规定的电压。