CN219179534U - 无源数字化套管 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种无源数字化套管，其包括导体以及套设在导体外部的绝缘芯体；所述绝缘芯体包括主电容、屏蔽及取能电容；所述屏蔽及取能电容的多个电容屏构成正向电容屏组和反向电容屏组，若干正向电容屏组和若干反向电容屏组沿导体的径向交替设置，同时所述正向电容屏组和反向电容屏组构成电容C3、C4、C5和C6；电容C3和电容C4依次串接在导体和接地GND之间，电容C3和电容C4之间接出导线向外输出信号用于局放检测，电容C5和电容C6依次串接在导体和接地GND之间，电容C5和电容C6之间接出导线用于向外输出第一电源，同时具有电压、电流、局放监测功能，且能提供工作电源。

Description

无源数字化套管

技术领域

本实用新型涉及高压电器领域，具体涉及一种无源数字化套管。

背景技术

现有套管装置包括电容式套管和检测设备，在满足变压器输出和输入绝缘要求的同时，一般还具有电压、电流和局放监测功能，但是需要外接电源为检测设备提供工作电源，而且现有的电压、局放监测采用电容屏实现信号采样，为了提高采样精度和抗干扰，通常还设有屏蔽电容，但各电容屏的功能独立，造成浪费，增加了成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的至少一种缺陷，提供一种无源数字化套管，同时具有电压、电流和局放监测功能，而且能为进行电压、电流和局放检测的检测设备提供工作电源。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种无源数字化套管，其包括导体以及套设在导体外部的绝缘芯体；

所述绝缘芯体包括主电容、屏蔽及取能电容；所述主电容包括套设在导体一端外部的与绝缘层交替设置的多个电容屏，主电容的电容屏构成依次串接在导体和接地GND之间的电容C1和C2，电容C1和C2串联构成电容分压器，电容C1和C2之间接出导线向外输出电压信号；

所述屏蔽及取能电容包括套设在导体另一端外部的与绝缘层交替设置的多个电容屏，所述屏蔽及取能电容的多个电容屏构成正向电容屏组和反向电容屏组，若干正向电容屏组和若干反向电容屏组沿导体的径向交替设置，同时所述正向电容屏组和反向电容屏组构成电容C3、C4、C5和C6；所述正向电容屏组的最内层的电容屏与导体电连，最外层的电容屏与接地GND电连,所述反向电容屏组的最内层的电容屏与接地GND电连，最外层的电容屏与导体电连；

电容C3和电容C4依次串接在导体和接地GND之间，电容C3和电容C4之间接出导线向外输出信号用于局放检测，电容C5和电容C6依次串接在导体和接地GND之间，电容C5和电容C6之间接出导线用于向外输出第一电源。

优选的，在绝缘芯体外套设有电流互感线圈。

优选的，至少一个正向电容屏组或反向电容屏组同时作为屏蔽电容屏组，用于屏蔽外部信号对电容C1和电容C2构成的电容分压器的干扰，所述屏蔽电容屏组的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向一端偏移，至少包绕部分主电容。

优选的，所述屏蔽及取能电容的最内层的正向电容屏组的电容屏同时作为屏蔽电容屏组，最内层的正向电容屏组的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向靠近主电容的一端偏移，至少包绕主电容位于变压器外部的部分；

或者，所述屏蔽及取能电容的最内层的反向电容屏组的电容屏同时作为屏蔽电容屏组，最内层的反向电容屏组的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向远离主电容的一端偏移，至少包绕主电容位于变压器外部的部分。

优选的，所有的正向电容屏组和反向电容屏组均至少包绕部分主电容，所有的正向电容屏组和反向电容屏组一起构成屏蔽电容屏组。

优选的，所述电容C6包括屏蔽及取能电容的最外层的至少两块电容屏，电容C5包括电容C6和导体之间的屏蔽及取能电容的其余电容屏。

优选的，所述屏蔽及取能电容的最内层的正向电容屏组的电容屏构成电容C3和电容C4，电容C4包括最内层的正向电容屏组的最外层的至少两块电容屏，电容C3包括最内层的正向电容屏组的其余电容屏。

优选的，所述正向电容屏组的多个电容屏，由内向外，沿导体的轴向呈阶梯型向主电容所在方向偏移；所述反向电容屏组的多个电容屏，由内而外，沿导体的轴向呈阶梯型向远离主电容的方向偏移。

优选的，屏蔽及取能电容的最内层的电容屏组和最外层电容屏组均为正向电容屏组；屏蔽及取能电容的多个电容屏中，最内层和最外层的电容屏分别与导体和接地GND电连。

优选的，所述电容C2包括主电容的最外层的至少两块电容屏，电容C1包括主电容的其余电容屏；构成电容C1的电容屏中，位于内层的电容屏的轴向两端分别凸出在位于外层的电容屏的轴向两端的两侧。

本实用新型的无源数字化套管，其电容C1和C2构成的电容式电压互感器用于电压检测，电容C3和电容C4用于局放检测，正向电容屏组20和反向电容屏组21并联扩大电容量以形成电容C5和电容C6，用于输出为与无源数字化套管相连的检测设备供电，从而使与无源数字化套管相连的检测设备无需外部供电即可工作；所述电容C3、电容C4、电容C5和电容C6由同一组电容屏重复使用构成，能同时实现电压、局放检测，并为检测设备提供工作电源，简化了无源数字化套管的结构，满足了更多功能需求，特别是绝缘芯体内实现各功能的电容屏能够复用，以降低成本，减少设备体积。

此外，所述的屏蔽及取能电容不仅用于实现局放检测和提供电源，同时还用于屏蔽外部信号对对电容C1和电容C2构成的电容分压器的干扰，一组电容屏实现三种功能的重复利用，进一步降低成本，简化结构。

附图说明

图1是本实用新型无源数字化套管的电路示意图；

图2是本实用新型无源数字化套管的结构示意图。

附图标记说明

1导体；2绝缘芯体；20正向电容屏组；21反向电容屏组；3电流互感线圈。

具体实施方式

以下结合说明书附图给出的实施例，进一步说明本实用新型的无源数字化套管的具体实施方式。本实用新型的无源数字化套管不限于以下实施例的描述。

如图1-2所示，为本实用新型无源数字化套管的一个实施例。

本实施例无源数字化套管，包括导体1以及套设在导体1外部的绝缘芯体2；所述绝缘芯体2包括主电容、屏蔽及取能电容和套设在绝缘芯体2外部的电流互感线圈3；所述主电容包括套设在导体1一端外部的一组与绝缘层交替设置的多个电容屏，最内层和最外层的电容屏分别与导体1和接地GND电连；

所述主电容包括套设在导体1一端外部的与绝缘层交替设置的多个电容屏，主电容的电容屏构成依次串接在导体1和接地GND之间的电容C1和C2，电容C1和C2串联构成电容分压器作为电容式电压互感器，电容C1和C2之间接出导线向外输出电压信号；

所述屏蔽及取能电容包括套设在导体1另一端外部的与绝缘层交替设置的多个电容屏，所述屏蔽及取能电容的多个电容屏构成正向电容屏组20和反向电容屏组21，若干正向电容屏组20和若干反向电容屏组21沿导体1的径向交替设置，同时所述正向电容屏组20和反向电容屏组21构成电容C3、C4、C5和C6；

所述正向电容屏组20的最内层的电容屏与导体1电连，最外层的电容屏与接地GND电连,所述反向电容屏组21的最内层的电容屏与接地GND电连，最外层的电容屏与导体1电连；

电容C3和电容C4依次串接在导体1和接地GND之间，电容C3和电容C4之间接出导线向外输出信号用于局放检测，电容C5和电容C6依次串接在导体1和接地GND之间，电容C5和电容C6之间接出导线用于向外输出第一电源。

本实施例无源数字化套管，其电容C1和C2构成的电容式电压互感器用于电压检测，所述电流互感线圈3用于电流监测，电容C3和电容C4用于局放检测，正向电容屏组20和反向电容屏组21并联扩大电容量以形成电容C5和电容C6，用于输出为与无源数字化套管相连的检测设备供电，从而使与无源数字化套管相连的检测设备无需外部供电即可工作；所述电容C3、电容C4、电容C5和电容C6由同一组电容屏重复使用构成，能同时实现电压、局放检测，并为检测设备提供工作电源，简化了无源数字化套管的结构，满足了更多功能需求，特别是绝缘芯体内实现各功能的电容屏能够复用，以降低成本，减少设备体积。当然，根据需要，也可以不设置外部的电流互感线圈3。

如图2所示，本实施例无源数字化套管与变压器配合时，绝缘芯体2设有主电容的一端插入变压器中，使主电容的电容屏的一半浸没在变压器的绝缘油中，另一半的主电容的电容屏，以及屏蔽及取能电容的电容屏位于变压器外。

如图2所示，所述主电容的电容屏构成电容C1和电容C2，电容C1和电容C2串联构成电容分压器作为电容式电压互感器，在电容C1和电容C2之间接出导线作为第一抽头12向外输出电压信号。此种电容式电压互感器VT功耗低，基本没有功耗且安全性高。

所述主电容构成电容C1和电容C2的一种实施例为，所述电容C2包括主电容的最外层的至少两块电容屏，电容C1包括主电容的其余电容屏。进一步的，所述电容C1的电容屏个数大于电容C2的电容屏个数。

另一种实施如图2所示，所述电容C2有多个电容C2_A(图中未标注)并联构成，图中主电容的电容屏位于外层的多个电容屏，两个电容屏构成电容C2_A(实际不限于两个电容屏)，多个C2_A并联构成电容C2，每个电容C2_A均一端接地，一端接电容C1。如图2所示，所述主电容包括由内而外依次设置的第一电容屏组和第二电容屏组；所述第一电容屏组中，最内层的电容屏与导体1电连，最外层的电容屏与接地GND电连；所述第二电容屏组中，最外层的电容屏与接地GND电连，各电容屏依次交替与第一电容屏组的最外层的电容屏和次外层的电容屏电连，也即是第二电容屏组的相邻两块电容屏中，一块与第一电容屏组的最外层的电容屏电连，另一块与第一电容屏组的次外层的电容屏电连。所述电容C2包括第一电容屏组的最外层的至少两块电容屏和第二电容屏组的电容屏，电容C1包括第一电容屏组的其余电容屏。

如图2所示，本实施例的主电容中，构成电容C1的电容屏中，位于内层的电容屏的轴向两端分别凸出在位于外层的电容屏的轴向两端的两侧。即所述第一电容屏组的相邻两块电容屏中，位于内层的电容屏的长度大于位于外层的电容屏的长度，位于内层的电容屏的轴向两端分别凸出在位于外层的电容屏的轴向两端两侧，使主电容的多个电容屏在绝缘芯体2的轴向两端形成近似圆锥面。具体的，如图2所示方向，所述第一电容屏组的相邻两块电容屏中，位于内层的电容屏的上下两端分别凸出在位于外层的电容屏的上下两端的上侧和下侧，使第一电容屏组在绝缘芯体2的轴向截面上呈枣核型结构。优选的，所述第一电容屏组的相邻电容屏之间的间距大于第二电容屏组的相邻电容屏之间的间距。

如图2所示，所述屏蔽及取能电容包括正向电容屏组20和反向电容屏组21，正向电容屏组20和反向电容屏组21沿导体1的径向交替设置，屏蔽及取能电容的最内层和最外层的电容屏组均为正向电容屏组20；所述正向电容屏组20的最内层电容屏与导体1电连，最外层的电容屏与接地GND电连；所述反向电容屏组21的最内层的电容屏与接地GND电连，最外层的电容屏与导体1电连，多组的正向电容屏组20和反向电容屏组21并联以增大电容量，能够提供电源。进一步的，相邻所述正向电容屏组20和反向电容屏组21共用一个电容屏。需要说明的是，图中仅示意性的示出了正向电容屏组20和反向电容屏组21的电容屏以便于理解，实际每组正向电容屏组20和反向电容屏组21的电容屏的个数大大多于图中所示。

如图2所示，所述屏蔽及取能电容的最内层的正向电容屏组20的电容屏构成电容C3和电容C4用于局放检测，多组正向电容屏组20和反向电容屏组21构成电容C5和C6用于提供电源，且至少一个正向电容屏组20或反向电容屏组21同时作为屏蔽电容屏组，用于屏蔽外部信号对电容C1和电容C2构成的电容分压器的干扰，所述屏蔽电容屏组的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向一端偏移，至少包绕部分主电容。所述电容C4包括最内层的正向电容屏组20的最外层的至少两块电容屏，所述电容C3包括最内层的正向电容屏组20的其余电容屏，也即是位于导体1和电容C4之间的电容屏构成电容C3。电容C3和电容C4串联，在电容C3和电容C4之间接出导线作为第二抽头34向外输出信号用于局放检测。本实施例的屏蔽及取能电容不仅用于实现局放检测和提供电源，同时还用于屏蔽外部信号对对电容C1和电容C2构成的电容分压器的干扰，一组电容屏实现三种功能的重复利用，进一步降低成本，简化结构。

一种实施例为，所述屏蔽及取能电容的最内层的正向电容屏组20的电容屏同时作为屏蔽电容屏组，且构成电容C3和电容C4用于局放检测。所述屏蔽电容屏组也即最内层的正向电容屏组20用于对电容C1和电容C2构成的电容分压器进行屏蔽，该电容分压器由于其电容量小容易受到干扰，存在采样精度不够高的问题，通过设置屏蔽电容屏组能够屏蔽外部干扰信号。所述屏蔽电容屏组的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向靠近主电容的一端偏移，至少包绕构成电容C1的多个电容屏的一端端部(形成主电容一端圆锥面的部分)，或者至少包绕主电容位于变压器外部的部分，当然也可以包绕整个主电容部分。需要说明的是，此时其它的正向电容屏组20和反向电容屏组21可以不包绕主电容部分。

优选的一种实施例为，所述屏蔽及取能电容的最内层的反向电容屏组21的电容屏同时作为屏蔽电容屏组，所述屏蔽电容屏组的电容屏即该反向电容屏组21的电容屏，沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向远离主电容的一端偏移，至少包绕构成电容C1的多个电容屏的一端端部(形成主电容一端圆锥面的部分)，或者至少包绕主电容位于变压器外部的部分，当然也可以包绕整个主电容部分。需要说明的是，此时其它的正向电容屏组20和反向电容屏组21可以不包绕主电容部分。采用反向电容屏组21进行屏蔽，使得屏蔽电容屏组的电容屏远离主电容的一端从内侧到外侧的偏移方向,与屏蔽电容屏组所包绕的主电容部分的电容屏靠近屏蔽电容屏组的一端的偏移方向相反，使屏蔽电容屏组的电容屏与其对应包绕的主电容的电容屏距离逐渐变远，能够减少吸收干扰信号的屏蔽电容屏组的电容屏对电容C1和电容C2构成的电容式电压互感器影响，排除外部干扰信号，提高采集的信号的精度。

另一种优选实施例为，所有的正向电容屏组20和反向电容屏组21均至少包绕部分主电容，至少包绕构成电容C1的多个电容屏的一端端部(形成主电容一端圆锥面的部分)，本实施例中均包绕主电容位于变压器外部的部分，所有的正向电容屏组20和反向电容屏组21一起构成屏蔽电容屏组，大大提高屏蔽功能，基本能够完全排除外部干扰信号。

如图2所示，所述电容C6包括屏蔽及取能电容的最外层的至少两块电容屏，电容C5包括电容C6和导体1之间的屏蔽及取能电容的其余电容屏。本实施例中即最外层的正向电容屏组20的最外层的至少两块电容屏作为电容C6，该正向电容屏组20的其余电容屏和其余的正向电容屏组20和反向电容屏组21的电容屏构成电容C5。所述电容C5的电容屏个数大于电容C6的电容屏个数。所述电容C5和电容C6串接，电容C5和电容C6之间接出导线作为第三抽头56向外输出第一电源，可以用于为检测设备供电，使得该无源数字化套管布置安装时，无需外部电源，安装更加方便。

如图2所示，所述正向电容屏组20的多个电容屏，由内向外(沿导体1的径向)，沿导体1的轴向呈阶梯型向主电容所在方向偏移，也即是正向电容屏组20的电容屏，由最内层的电容屏至最外层的电容屏，沿导体1的轴向逐个向主电容所在端偏移，形成连续的阶梯型结构。

如图2所示，所述反向电容屏组21的多个电容屏，由内而外(沿导体1的径向)，沿导体1的轴向呈阶梯型向远离主电容的方向偏移，也即是反向电容屏组21的电容屏，由最内层的电容屏至最外层的电容屏，沿导体1的轴向逐个向远离主电容的方向偏移，形成连续的阶梯型结构。

如图2所示，所述正向电容屏组20和反向电容屏组21的与导体1电连的电容屏，在导体1的轴向方向上的两端，彼此平齐。具体的，如图2所示方向，所述正向电容屏20和反向电容屏21的与导体1相连的电容屏，上下两端彼此平齐。

如图2所示，所述正向电容屏组20和反向电容屏组21的与接地GND电连的电容屏，在导体1的轴向方向上的两端，彼此平行。具体的，如图2所示方向，所述正向电容屏组20和反向电容屏组21的与导体1相连的电容屏，上下两端彼此平齐。

如图2所示，所述电流互感线圈3，在导体1的轴向上，位于主电容和屏蔽及取能电容之间。

本实施例的无源数字化套管采用浸环氧树脂的玻璃丝作为绝缘层，半导电带或金属带作为电容屏,绝缘层和电容屏交替环绕在导体1上，当然也可以采用其它的材料作为绝缘层和电容屏。

本实用新型还公开一种无源数字化套管装置，其包括本实用新型无源数字化套管以及检测设备，无源数字化套管的电容式电压互感器引出的第一抽头12、电流互感线圈3引出的导线、电容C3和电容C4之间引出的第二抽头34、分别与检测设备相连向其输入信号以监测电压、电流及局放，所述电容C5和电容C6之间引出的第三抽头56与检测设备相连为其提供工作电源。无源数字化套管外设有安装法兰，无源数字化套管通过安装法兰与变压器固定安装，套管也通过安装法兰接地，优选检测设备安装在安装法兰处。所述检测设备可通过现有技术实现，在此不再展开描述。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示相对重要性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种无源数字化套管，其包括导体(1)以及套设在导体(1)外部的绝缘芯体(2)；其特征在于：

所述绝缘芯体(2)包括主电容、屏蔽及取能电容；

所述主电容包括套设在导体(1)一端外部的与绝缘层交替设置的多个电容屏，主电容的电容屏构成依次串接在导体(1)和接地GND之间的电容C1和C2，电容C1和C2串联构成电容分压器，电容C1和C2之间接出导线向外输出电压信号；

所述屏蔽及取能电容包括套设在导体(1)另一端外部的与绝缘层交替设置的多个电容屏，所述屏蔽及取能电容的多个电容屏构成正向电容屏组(20)和反向电容屏组(21)，若干正向电容屏组(20)和若干反向电容屏组(21)沿导体(1)的径向交替设置，同时所述正向电容屏组(20)和反向电容屏组(21)构成电容C3、C4、C5和C6；

所述正向电容屏组(20)的最内层的电容屏与导体(1)电连，最外层的电容屏与接地GND电连,所述反向电容屏组(21)的最内层的电容屏与接地GND电连，最外层的电容屏与导体(1)电连；

电容C3和电容C4依次串接在导体(1)和接地GND之间，电容C3和电容C4之间接出导线向外输出信号用于局放检测，电容C5和电容C6依次串接在导体(1)和接地GND之间，电容C5和电容C6之间接出导线用于向外输出第一电源。

2.根据权利要求1所述的无源数字化套管，其特征在于：在绝缘芯体(2)外套设有电流互感线圈(3)。

3.根据权利要求1所述的无源数字化套管，其特征在于：至少一个正向电容屏组(20)或反向电容屏组(21)同时作为屏蔽电容屏组，用于屏蔽外部信号对电容C1和电容C2构成的电容分压器的干扰，所述屏蔽电容屏组的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向一端偏移，至少包绕部分主电容。

4.根据权利要求3所述的无源数字化套管，其特征在于：所述屏蔽及取能电容的最内层的正向电容屏组(20)的电容屏同时作为屏蔽电容屏组，最内层的正向电容屏组(20)的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向靠近主电容的一端偏移，至少包绕主电容位于变压器外部的部分；

或者，所述屏蔽及取能电容的最内层的反向电容屏组(21)的电容屏同时作为屏蔽电容屏组，最内层的反向电容屏组(21)的电容屏沿套管的轴向从内到外相互叠套且依次向远离主电容的一端偏移，至少包绕主电容位于变压器外部的部分。

5.根据权利要求3所述的无源数字化套管，其特征在于：所有的正向电容屏组(20)和反向电容屏组(21)均至少包绕部分主电容，所有的正向电容屏组(20)和反向电容屏组(21)一起构成屏蔽电容屏组。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的无源数字化套管，其特征在于：所述电容C6包括屏蔽及取能电容的最外层的至少两块电容屏，电容C5包括电容C6和导体(1)之间的屏蔽及取能电容的其余电容屏。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的无源数字化套管，其特征在于：所述屏蔽及取能电容的最内层的正向电容屏组(20)的电容屏构成电容C3和电容C4，电容C4包括最内层的正向电容屏组(20)的最外层的至少两块电容屏，电容C3包括最内层的正向电容屏组(20)的其余电容屏。

8.根据权利要求1所述的无源数字化套管，其特征在于：所述正向电容屏组(20)的多个电容屏，由内向外，沿导体(1)的轴向呈阶梯型向主电容所在方向偏移；所述反向电容屏组(21)的多个电容屏，由内而外，沿导体(1)的轴向呈阶梯型向远离主电容的方向偏移。

9.根据权利要求1所述的无源数字化套管，其特征在于：屏蔽及取能电容的最内层的电容屏组和最外层电容屏组均为正向电容屏组(20)；屏蔽及取能电容的多个电容屏中，最内层和最外层的电容屏分别与导体(1)和接地GND电连。

10.根据权利要求1所述的无源数字化套管，其特征在于：所述电容C2包括主电容的最外层的至少两块电容屏，电容C1包括主电容的其余电容屏；构成电容C1的电容屏中，位于内层的电容屏的轴向两端分别凸出在位于外层的电容屏的轴向两端的两侧。

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