CN119452260A - 锥形连接器中的低功率仪表互感器（lpit） - Google Patents
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Abstract
提供一种用于气体绝缘开关设备的传感器装置。该传感器装置包括具有限定中空内部的壳体的连接器、穿过壳体内部的电流导体、低功率仪表互感器、屏蔽场电极和树脂。低功率仪表互感器包括电极，该电极具有环形形状并且包括用于测量电流导体的电压的电压传感器。低功率仪表互感器还包括电流传感器，该电流传感器被定位用于测量电流导体的电流。屏蔽场电极设置在电流传感器和电流导体之间。树脂与电流导体、电压传感器、电流传感器和屏蔽场电极协作并包围电流导体、电压传感器、电流传感器和屏蔽场电极以填充中空内部。
Description
技术领域
本申请涉及一种包括电压传感器和电流传感器的低功率仪表互感器装置，其中电压传感器具有用于检测电压的测量电极。低功率仪表互感器装置可以用于测量流过电流导体的电流。
背景技术
气体绝缘开关设备（Gas insulated switchgear，GIS）通常包括填充有加压绝缘气体的封装容器。加压容器包围开关面板，该开关面板包括布置并包围在加压容器内的部件，诸如断路器、电缆密封件和（多个）导体。电流/电压互感器分别检测连接到气体绝缘开关设备的高压电缆内的电流和/或电压。
GIS是电网的重要部分，并且主要位于具有有限空间的区域。与电网的连接通常通过套管或电缆进行。风塔系统的插入式系统已经取代了中压开关设备，并且由于更少的安装空间和更快的安装和调试而变得更普遍。
传统上，GIS开关设备具有电流互感器，该电流互感器出于保护目的而布置在高压电缆周围，在电缆到开关设备的插入式连接器之前，在封装容器外部。这些电流互感器的安装是耗时的，并且必须在高压电缆的安装之前完成。高压电缆具有大约80mm的大直径，并且难以弯曲或穿过电流互感器线圈。
发明内容
本发明涉及一种用于气体绝缘开关设备的传感器装置，其包括具有限定中空内部的壳体的连接器、穿过壳体内部的电流导体、低功率仪表互感器、屏蔽场电极和树脂。低功率仪表互感器包括电极，该电极具有环形形状并且包括用于测量电流导体的电压的电压传感器。低功率仪表互感器还包括电流传感器，该电流传感器被定位用于测量电流导体的电流。屏蔽场电极设置在电流传感器和电流导体之间。树脂与电流导体、电压传感器、电流传感器和屏蔽场电极协作并包围电流导体、电压传感器、电流传感器和屏蔽场电极以填充中空内部。
在另一构造中，本发明涉及一种气体绝缘开关设备，其包括传感器装置。该传感器装置包括具有限定中空内部的壳体的连接器、穿过壳体内部的电流导体、低功率仪表互感器、屏蔽场电极和树脂。低功率仪表互感器包括电极，该电极具有环形形状并且包括用于测量电流导体的电压的电压传感器。低功率仪表互感器还包括电流传感器，该电流传感器被定位用于测量电流导体的电流。屏蔽场电极设置在电流传感器和电流导体之间。树脂与电流导体、电压传感器、电流传感器和屏蔽场电极协作并包围电流导体、电压传感器、电流传感器和屏蔽场电极以填充中空内部。
附图说明
为了容易地识别对任何特定元件或动作的讨论，附图标记中的一个或多个有效数字是指首次引入该元件时的图号。
图1示出了风塔的截面图。
图2示出了具有气体绝缘开关设备和传统电流互感器的图1的风塔的局部截面图。
图3示出了具有集成电流互感器的连接器的截面图。
图4示出了具有图3的集成电流互感器的连接器的透视图。
具体实施方式
本公开描述了一种插入式连接器，其具有基于LPIT（low power instrumenttransformer，低功率仪表互感器）技术的电流和电压的集成测量，用于诸如45kV以上的高压应用。LPIT组合了低功率电压互感器和低功率电流互感器。
图1是风塔100的截面图，其包括搁置在基座上的塔架。在塔架的与基座相对的一端是机舱102，机舱102支撑转子106。转子106连接到发电机104，发电机104将转子106的运动转换成变频电能。发电机104与逆变器108和变压器110连接，使得来自发电机104的电能可以经由逆变器108和变压器110转换成标准值、例如在美国为60Hz。变压器110将产生的能量转换成适合传输的电压电平，例如960VAC-6600VAC。变压器110经由第一电缆连接118连接到加压气体绝缘开关设备112。在图1所示的视图中，气体绝缘开关设备112朝向基座位于风塔100的塔架中。虽然气体绝缘开关设备112在这种情况下被描绘为风塔100的部件，但这仅用于说明目的。气体绝缘开关设备112也可以用于其他应用，例如岸上的传输站。第二电缆连接114将气体绝缘开关设备112连接到电能传输网络（未示出）。在所示实施例中，第二电缆连接114包括分支成彼此平行行进的两根缆线的节点116。
图2是图1所示的风塔100的部件的局部截面图。气体绝缘开关设备112在图2中被更详细地示出。气体绝缘开关设备112包括加压容器204。加压容器204可以包括金属、例如铝，并且可以包括在每个端部处以流体密封的方式封闭的中空圆柱形结构。加压容器204的内部填充有流体，该流体被加压至高于加压容器204周围的介质的压力的压力，使得位于内部内的部件电绝缘。加压流体可以是六氟化硫气体。
气体绝缘开关设备112还包括开关设备206。开关设备206可以被多相地设计，其中各个相的开关路径可以被类似地设计。仅出于简化目的，图2中示出了开关设备206的一个相。开关设备206的每一相包含接触形成第一侧208以及接触形成第二侧210。在第一侧208和第二侧210之间布置有相对于彼此可移动的开关接触件212。第一侧208和第二侧210通过电绝缘间隔件214连接。
布置在气体绝缘开关设备112外部的驱动装置216用于经由以流体密封的方式引导穿过加压容器204的壳体的驱动杆218使接触件212相对于彼此移动。连接导体228将第一侧208连接到加压容器204外部的输出线232。布置在气体绝缘开关设备112的内部中的接地开关可以用于将开关设备206的第一侧208接地。
包括壳体的连接器220可以用于将开关设备206并入到电流路径中。电流导体224穿过壳体的中空内部。电流导体224可以是三相导体，经由连接导体230将三个相通过加压容器204传导到开关设备206的第二侧210。连接器220连接到插头226。插头226提供将第二电缆连接114与第二侧210连接的点。
图2还包括设置在第二电缆连接114周围并与第二电缆连接114同心的常规锥形电流互感器202。当可能难以获得直流测量时，电流互感器通常用于在相导体上执行电流测量。为了安装这种传统的电流互感器202，第二电缆连接114必须穿过电流互感器202。
发明人已经认识到，电流互感器可以被包括在连接器220内，该连接器220将电流导体224从气体绝缘开关设备112连接到第二电缆连接114。
图3示出了图2的连接器220的截面图，该连接器220包括电流互感器，例如低功率仪表互感器302（LPIT），而图4示出了连接器220的透视图，其中低功率仪表互感器302安装在连接器220的内部。LPIT基于对内部分流器的特定适配根据仪表互感器的原理进行工作。该原理对外部杂散场极其不敏感。次级电流在内部分流电阻上产生电压，该电压与初级电流成比例。连接器220包括限定中空内部的壳体308。壳体308的材料包括电绝缘材料。如前所述，电流导体224穿过连接器220的中空内部。壳体308包括第一锥形部分304和第二锥形部分306。第一锥形部分304定位在气体绝缘开关设备112的内部内并且穿过加压容器204的凸缘盖222（参见图2），其中锥形形状改善了保持加压流体的流体紧密密封。第一锥形部分304将电流导体224的相导体连接到连接导体228。第二锥形部分306定位在气体绝缘开关设备112的外部上，并且其锥形形状适于连接到标准电缆插头226。在第一锥形部分304和第二锥形部分306之间设置有盘形分隔件310，该盘形分隔件310与凸缘盖222的外部齐平。
屏蔽网314定位在连接器220的中空内部内并围绕电流导体224。屏蔽网314提供电介质屏蔽以控制电场并保护电流导体224。屏蔽网314可以由金属网制成。在一个实施例中，金属网包括不锈钢。低功率仪表互感器302和屏蔽网314都周向地围绕（参见图4）电流导体224并且与电流导体224同心，电流导体224沿着纵向轴线322放置。屏蔽网314可以包括向外张开并远离电流导体224的端部，以进一步保护低功率仪表互感器302。
电线316携带电流传感器318和/或电压传感器320的测量信号通过盘形分隔件310，使得电流和/或电压可以显示给用户。电线316终止于具有处理器的合并单元，该处理器收集电流和电压信号并将电流和电压信息传输到GIS保护继电器。树脂312被结合到中空内部中，使得低功率仪表互感器302和电流导体224被树脂312包围。树脂312为连接器220的内部部件提供进一步的绝缘功能以及将部件保持在适当位置。低功率仪表互感器302可以被构造成装配在连接器220的第一锥形部分304和盘形分隔件310内。
图4示出了图3的连接器220的透视图，该连接器220具有集成在其中的低功率仪表变压器302。从该透视图来看，可以观察周向地围绕电流导体224的电压传感器320。在电压传感器320和电流导体224之间设置屏蔽网314，屏蔽网314也周向地围绕电流导体224。屏蔽网314包括第一端和第二端，其分别张开远离电流导体224以进一步保护电压传感器320和电流传感器318。电流传感器318还周向地围绕电流导体224，并且沿着电流导体224的纵向轴线322与电压传感器320相邻。屏蔽网314位于电流传感器318和电流导体224之间。
在一个实施例中，电流传感器318可以是罗氏（Rogowski）线圈。罗氏线圈是用于安全地测量行进通过初级导体（诸如电缆）的交流电流的仪器。在一个实施例中，使用两个互感器线圈。当使用两个互感器线圈时，存在罗氏线圈的冗余，使得如果一个发生故障，则可以利用另一个。
在操作中，插入环形电极502的凹槽602内的电流传感器318可以经由电线316中继流过相应相导体508的电流，参见图5和图6。环形电极502经由保持器506附接到凸缘环504。由电压传感器320提供的电压也可以经由电线中继以用于显示和进一步处理。利用嵌入锥形连接器内的低功率仪表互感器302提供了紧凑的设计，其可以在现场安装高压设备之前在工厂中安装。电流互感器可以用于测量流过电流导体224的电流或检测过电流（即，高于阈值的电流），以便保护开关设备206。在例如来自雷电的过电流的情况下，过电流检测可以用于自动断开开关设备206。
Claims (7)
1.一种用于气体绝缘开关设备的传感器装置，包括：
连接器，所述连接器具有限定中空内部的壳体；
电流导体，所述电流导体穿过所述连接器的中空内部；
低功率仪表互感器，包括：
电极，所述电极具有环形形状并且包括用于测量所述电流导体的电压的电压传感器，和
电流传感器，所述电流传感器被定位用于测量所述电流导体的电流；
屏蔽场电极，所述屏蔽场电极设置在所述电流传感器和所述电流导体之间；和
树脂，所述树脂与所述电流导体、所述电压传感器、所述电流传感器和所述屏蔽场电极协作并包围所述电流导体、所述电压传感器、所述电流传感器和所述屏蔽场电极，以填充所述中空内部。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述电流传感器是罗氏线圈，所述罗氏线圈围绕所述低功率仪表互感器的电流导体。
3.根据权利要求2所述的传感器装置，其中，所述电流传感器包括第一罗氏线圈和第二罗氏线圈，其中所述第二线圈响应于所述第一罗氏线圈的故障而操作。
4.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述屏蔽场电极包括屏蔽网。
5.根据权利要求4所述的传感器装置，其中，所述屏蔽网包括金属网。
6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述屏蔽场电极包括第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分别张开远离所述电流导体。
7.一种气体绝缘开关设备，包括：
根据权利要求1所述的传感器装置。
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