一种等电位屏蔽电容式电压互感器的均压环
技术领域
本实用新型涉及一种电容式电压互感器,具体讲涉及一种等电位屏蔽电容式电压互感器的均压环。
背景技术
随着我国特高压(交流1000kV及以上)输电技术的工程应用,需要准确测量特高压电网的电压及其相关技术。国内外电力系统广泛应用的工频高电压测量装置主要有电磁式电压互感器和电容式电压互感器两种(两者均属于无源电压测量系统),基本上能够满足500kV及以下电压等级电压计量和继电保护的要求。光电式电压互感器、电子式电压互感器(均属于有源电压测量系统)目前还处在研发和试运行过程中,尚有电压测量精度、激光器寿命、系统可靠性等问题需进一步研究解决,尚未获得规模应用。
由于绝缘的考虑超/特高压等级电网中很少采用电磁式电压互感器。电容式电压互感器(CVT)由于结构简单、可靠性高、造价较低,所以成为超/特高压等级电网电压测量的主要设备。但是,现有的CVT应用于特高压电网,存在如下技术困难:
1)杂散电容电流影响测量准确度
传统的电容式电压互感器(CVT),由于电容分压器高压臂与周围的接地体或带电体之间存在杂散电容,在高电压作用下,杂散电容电流流出或流入高压臂,导致电压测量误差。这种误差随着电压等级的增高而加大。我国西北750kV电网电容式电压互感器实测结果显示,杂散电流(包括电容电流和绝缘套表面泄漏电流)引起的测量误差可高达0.2%以上。电场仿真表明,1000kV的CVT,从分压器高压臂流入大地的电容电流可达20mA,造成显著的测量误差。通常采用加大分压器主电容量的措施来减少杂散电流的影响,但即使电容量增大到10000pf,特高压CVT的准确级也难达到0.1级的标准。
2)现场效验的困难
由于现有CVT测量误差受杂散电容影响,所以与安装位置有关。超/特高压电压等级的CVT在现场安装后,需要进行现场效验,以便修正出厂时测定的比差和角差。在特高压变电站进行互感器的现场效验绝非易事,除了特高压标准电容器制造难度外,特高压变电站现场的电磁干扰也是制约现场准确效验的重要因素。
3)CVT响应特性问题:
数字化继电保护系统的广泛应用对电压互感器的响应特性提出了越来越高的要求,要求互感器次级电压应快速准确反映初级电压的变化。有关规程要求,互感器初级对地短路后,次级电压应在0.2秒以内降至初始值的0.1以下。现有CVT均采用储能元件组成的铁磁谐振阻尼器,以抑制电磁单元中可能产生的铁磁谐振。储能元件的引入使互感器的响应特性变差,难以满足特高压电网继电保护快速准确动作的要求。
针对上述问题,提出了具有高精度、快速响应、免现场效验的特点的等电位屏蔽电容式电压互感器。本发明是针对该等电位屏蔽电容式电压互感器的均压环进行了优化设计和研制的技术方案。
由于随着电压等级的提高,CVT的高度逐步增大,新型特高压CVT顶端(包括均压环)距地面约高达16m,导致其与周围接地体和带电体之间杂散电容的影响加剧。布置在测量用主电容外侧圆周上的屏蔽电容,受对地杂散电容的影响,轴线上的电位分布变得不均匀,高压端将承担较高电压,而测量用主电容处于完善的强屏蔽下,轴线上的电位分布趋于均匀。因此,测量用主电容和屏蔽电容轴线上的电位分布存在一定的差异。在CVT顶部及中间法兰连接处加装均压环,可以部分地补偿对地杂散电容的影响,从而改善屏蔽电容上的电位分布,减小与测量用主电容的电位差异。目前国内外都是针对传统特高压CVT进行的电场计算和均压环的优化设计,且均为单柱式结构的轴对称模型。同时,现有均压环组件基本都是出厂的时候直接把几个均压环通过连接件焊在一起,只能作为一个整体运输至现场,这给运输、包装、安装都带来不便。由于新型特高压CVT属于新型产品,3维结构复杂,主体由4节电容器串联组成,每节电容器由负责测量用的主电容器和屏蔽用辅助电容器构成,所以需要提供一种对其进行的电场计算和均压环优化设计的技术方案。
实用新型内容
针对现有技术的不足,本实用新型的目的是提供一种等电位屏蔽电容式电压互感器的均压环,该均压环满足了互感器电场设计要求,满足了均压环机械强度、抗震特性和迎风面积等其他技术性能指标,同时该均压环由各个组件共同构成,不同于现有均压环的整体焊接,具有易拆卸组装、易于运输的特点。
本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的:
本实用新型提供一种等电位屏蔽电容式电压互感器的均压环,所述等电位屏蔽电容式电压互感器由4个电容器单元串联组合而成,其改进之处在于,在顶部电容器单元的顶端配置顶部均压环组件,顶部电容器单元的底端配置1个小均压环组件;在位于等电位屏蔽电容式 电压互感器中间的两个电容器单元上各配置2个小均压环组件;在位于等电位屏蔽电容式电压互感器底部的电容器单元的顶端配置1个小均压环组件。
进一步地,所述小均压环组件包括小均压环和小均压环支撑件;中间的两个电容器单元均安装2个小均压环组件,分别位于电容器单元两端的套筒法兰外侧;顶部电容器单元的底端法兰与底部电容器单元的顶端法兰外侧安装1个小均压环组件。
进一步地,将电容器单元竖直放置在预先铺设橡皮垫的地面上,在位于电容器单元顶部和底部的套筒法兰外侧分别安装4个小均压环支撑件;所述小均压环支撑件通过穿过其表面上通孔的内六角螺钉与套筒法兰固定连接,所述内六角螺钉拧入套筒法兰侧面的两个拉铆钢套的螺孔中;套筒法兰侧面等间距设有4组拉铆钢套。
进一步地,所述小均压环支撑件安装后,将小均压环水平吊起并移动至复合套筒正上方,套在复合套筒外部;小均压环与小均压环支撑件通过依次穿过小均压环固定件顶面上通孔及小均压环支撑件上通孔的4个六角螺栓固定连接;
用4个M16六角螺母以及设置在小均压环支撑件的平垫及弹垫固定。
进一步地,所述顶部均压环组件包括无中心孔的端部密封法兰、均压环主支撑梁焊接件、高压母线连接件、中均压环、大均压环、大均压环内部支撑件和均压环支撑结构组件;
所述均压环主支撑梁焊接件等间距固定连接在端部密封法兰顶面的沟槽内;所述高压母线连接件通过穿过其底座上的通孔的内六角螺钉与端部密封法兰固定连接;所述内六角螺钉拧入端部密封法兰顶面上螺孔内;
所述均压环支撑结构组件插套在均压环主支撑梁焊接件上,通过穿过均压环支撑结构组件上的通孔用六角螺栓与均压环主支撑梁焊接件固定连接;
在所述均压环支撑结构组件的顶部及底部装配中均压环;所述中均压环通过六角螺栓依次穿过中均压环上的通孔及均压环支撑结构组件顶部的安装孔与均压环支撑结构组件顶部和底部固定连接;
在所述均压环支撑结构组件的中部装配大均压环;所述大均压环通过六角螺栓依次穿过大均压环上的通孔及均压环支撑结构组件的安装孔与均压环支撑结构组件固定连接。
进一步地,所述顶部均压环组件与顶部电容器单元同轴线,且通过等长的双头螺柱固定连接。
与最接近的现有技术比,本实用新型的优异效果是:
本实用新型提供的均压环通过合理配置,有效地改善了屏蔽电容上的电位分布,显著降 低了复合绝缘套管顶部的沿面电场强度,避免了绝缘套表面起晕而发生沿面放电。同时,还大幅度降低顶部和中间法兰表面过高的电场强度,使电场分布趋于均匀,防止法兰表面过高的电场强度引起电晕放电,产生无线电干扰和可听噪声等,提高了设备运行的可靠性。并且本实用新型所述均压环具有自由组装,可随时安装,随时拆卸,运输方便的特点。
附图说明
图1是本实用新型提供的小均压环组件示意图;
图2是本实用新型提供的高压母线连接件与端部密封法兰的安装示意图;
图3是本实用新型提供的均压环支撑结构组件安装示意图;
图4是本实用新型提供的中均压环和大均压环安装示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
本实用新型提供一种等电位屏蔽电容式电压互感器的均压环,所述等电位屏蔽电容式电压互感器由4个电容器单元串联组合而成,所述电容器单元包括设置在上下所述屏蔽电容支撑法兰间的、由内到外依次同轴设有的主电容器、内绝缘材料、屏蔽电容器和复合套筒;在所述主电容器与所述支撑法兰间设有支撑绝缘子,所述支撑绝缘子位于所述复合套筒的轴心上,所述支撑绝缘子底端设置在所述屏蔽电容支撑法兰内,所述支撑绝缘子顶端通过导向法兰与所述主电容器连接;所述复合套筒的顶端和底端分别设有与所述屏蔽电容支撑法兰相连的套筒法兰;
在顶部电容器单元的顶端配置顶部均压环组件,所述顶部均压环组件与顶部电容器单元同轴线,且通过等长的双头螺柱固定连接。顶部电容器单元的底端配置1个小均压环组件;在位于等电位屏蔽电容式电压互感器中间的两个电容器单元上各配置2个小均压环组件;在位于等电位屏蔽电容式电压互感器底部的电容器单元的顶端配置1个小均压环组件。
小均压环组件包括小均压环和小均压环支撑件;中间的两个电容器单元均安装2个小均压环组件,分别位于电容器单元两端的套筒法兰外侧;顶部电容器单元的底端法兰与底部电容器单元的顶端法兰外侧安装1个小均压环组件。小均压环组件示意图如图1所示。
小均压环安装方法包括:
步骤1:小均压环支撑件的安装;
将电容器单元竖直放置在预先铺设橡皮垫的地面上,在位于电容器单元顶部和底部的套 筒法兰外侧分别安装4个小均压环支撑件;所述小均压环支撑件通过穿过其表面上通孔的内六角螺钉与套筒法兰固定连接,所述内六角螺钉紧拧入套筒法兰侧面的两个拉铆钢套的螺孔中;套筒法兰侧面等间距设有4组拉铆钢套。
步骤2:小均压环的安装
所述小均压环支撑件安装后,将小均压环水平吊起并移动至复合套筒正上方,套在复合套筒外部;小均压环与小均压环支撑件通过依次穿过小均压环固定件顶面上通孔及小均压环支撑件上通孔的4个六角螺栓固定连接;
用4个M16六角螺母以及设置在小均压环支撑件的平垫及弹垫固定。
注意事项:1、每节中间套筒需要安装2个小均压环,分别位于中间套筒两端的外套法兰外侧。先安装底部法兰外侧的小均压环,再安装顶部的小均压环。2、注意对均压环表面的保护,不使其磨损。
所述顶部均压环组件包括无中心孔的端部密封法兰、均压环主支撑梁焊接件、高压母线连接件、中均压环、大均压环、大均压环内部支撑件和均压环支撑结构组件;
安装方法包括:
步骤1:端部密封法兰1与高压母线连接件的安装:
端部密封法兰1组件包括端部密封法兰1(仅用于顶部套筒,无中心孔)和4个均压环主支撑梁焊接件。所述均压环主支撑梁焊接件等间距固定连接在端部密封法兰1顶面的4个沟槽内并牢固焊接;所述高压母线连接件通过穿过其底座上的通孔的内六角螺钉与端部密封法兰固定连接;所述内六角螺钉拧入端部密封法兰1顶面上螺孔内;高压母线连接件与端部密封法兰的安装示意图如图2所示。
步骤2:均压环支撑结构组件与主支撑梁焊接件的安装:
所述均压环支撑结构组件插套在均压环主支撑梁焊接件上,通过穿过均压环支撑结构组件上的通孔用六角螺栓与均压环主支撑梁焊接件固定连接;
步骤3:顶部均压环的安装:
在所述均压环支撑结构组件的顶部及底部装配中均压环;所述中均压环通过六角螺栓依次穿过中均压环上的通孔及均压环支撑结构组件顶部的安装孔与均压环支撑结构组件顶部和底部固定连接;均压环支撑结构组件安装示意图如图3所示。在所述均压环支撑结构组件的中部装配大均压环;所述大均压环通过六角螺栓依次穿过大均压环上的通孔及均压环支撑结构组件的安装孔与均压环支撑结构组件(均压环支撑结构组件为一个焊接件)固定连接。中均压环和大均压环安装示意图如图4所示。
注意事项:1、端部密封法兰1(仅用于顶部套筒,无中心孔)底面是密封面,需注意对该面的保护,不能将该面直接接触地面或其他器件。2、安装顶部均压环时,需要首先安装均压环支撑结构组件,随后安装大均压环,然后再安装两侧的中均压环。3、均压环支撑结构组件上的所有安装孔均为长孔结构,留有微调的空间。所以在安装均压环时可以根据具体情况调节均压环及支撑结构组件的位置。4、待所有均压环装配到位后,再拧紧所有螺栓。5、注意对均压环表面的保护,不使其磨损。
其中大均压环、中均压环以及小均压环的尺寸根据实际工况来决定,如根据电压等级、气候条件等等来确定。
本实用新型所述均压环满足了互感器电场设计要求,满足了均压环机械强度、抗震特性和迎风面积等其他技术性能指标,同时该均压环由各个组件共同构成,不同于现有均压环的整体焊接,具有易拆卸组装、易于运输的特点。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本实用新型的权利要求保护范围之内。