CN201877276U - 一种气体绝缘电子式电压互感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种气体绝缘电子式电压互感器，包括其头部设置的电容分压器、底部的底座处设置的屏蔽箱以及信号采集器；所述电容分压器的信号输出端通过屏蔽电缆与信号采集器的信号输入端连接，所述电容分压器为同轴电容分压器。本实用新型采用同轴电容分压器作为一次二次电压变换器，利用SF6气体作为主绝缘，且同轴电容分压器内设的柔性电路板，佷薄，贴在金属圆筒内壁与一次导电杆形成同心圆的稍不均匀电场，它不影响一次导电杆上的主波传输，不畸变被测波形；且同轴电容分压器位于互感器头部，结构紧凑，温度不一致的影响较小。
Description
技术领域
本实用新型属于电子互感器技术领域，特别是涉及一种气体绝缘式电压互感器。
背景技术
目前，为适应数字化变电站迅速发展，电子式互感器的研制和应用成为相当迫切的需要。电子式电流互感器和电子式电压互感器均有实际应用，电子式电压互感器主要有光学型和全电子型，光学型的基本原理是利用功能晶体材料的物理效应,如Pockels 效应、逆压电效应等进行电压测量。但是由于晶体本身存在的线性双折射等因素影响测量精度和长期稳定性,实际应用较少，目前工程应用中的电子式电压互感器主要是电容分压后的小电压信号经信号采集器采样的电子型互感器。
对于AIS型高压独立安装的电压互感器，电容分压器往往采用多个电容器串联分压模式，串联电容分压器由1个或几个耦合电容器串联叠装组成, 如附图1所示，该串联电容分压器从上到下依次由上盖21、膨胀器22、浸渍剂23、瓷套24、电容元件25、底座26组成。目前电子式电压互感器多采用这种电容分压结构。
串联电容分压器的原理如附图2所示。C1 , C2 分别为分压器的高、低压臂电容,Uc1、Uc2为为分压电容器上的电压。
根据电路理论,有
Uc2=k0*Uc1
式中: K0 = C1 / ( C1 + C2 ) ,为分压比。
串联电容分压器有以下不足：（1）温度变化对电容分压器的影响，电容分压器置于室外,当环境温度变化时, 如果电容分压器的上下温度有差别时,高、低压臂的电容量变化不一致,从而会对分压比产生影响,即会影响到K0，因此往往电容分压器内部充油,以保证电容器串的温度均匀性良好,使分压器上下节温度的差异极小，但因此造成结构和绝缘的复杂化；（2）杂散电容对电容分压器的影响较大，电容分压器由若干电容单元串并联组合而成，体积较大，在高电压使用条件下,整个分压器的对地杂散电容可达数十皮法至数百皮法,不容忽略。同时,分压器对高压端也存在杂散电容。杂散电容的存在会对电容分压器自身的实际分压比K0 造成一定的影响；（3）电压互感器通常三相并列运行, 由于不同相之间串联型电容分压器之间也存在一定的空间杂散电容，三相电压互感器的电容分压器之间存在较强的电场相互影响而产生幅值误差和相角误差；（4）串联分压电容器体积较大，结构复杂，经拆卸或重新安装后必须重新标定，增加使用成本；（5）串联分压电容器难以实现双一次二次分压器的应用需求。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种气体绝缘电子式电压互感器，及解决现有串联分压电容器的结构复杂、体积较大、使用效果不理想等诸多问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种气体绝缘电子式电压互感器，包括其头部设置的电容分压器、底部的底座处设置的屏蔽箱以及信号采集器；所述电容分压器的信号输出端通过屏蔽电缆与信号采集器的信号输入端连接，所述电容分压器为同轴电容分压器。
所述同轴电容分压器由屏蔽圆筒及其中心穿设的一次导体和屏蔽圆筒与一次导体之间充设的绝缘气体组成；所述屏蔽圆筒的内壁贴设有至少一个单面柔性电路板，各柔性电路板由内表面所设的底层铜箔和底层铜箔外面贴设的柔性基材组成；所述屏蔽圆筒的内壁与柔性基材紧密贴合；所述一次导体与柔性电路板的底层铜箔构成以绝缘气体作为电介质的第一电容器，所述屏蔽圆筒内壁与柔性电路板的底层铜箔构成以柔性基材作为电介质的第二电容器。
所述同轴电容分压器由屏蔽圆筒及其中心穿设的一次导体和屏蔽圆筒与一次导体之间充设的绝缘气体组成；所述屏蔽圆筒的内壁贴设有至少一个双面柔性电路板，所述各柔性电路板由内表面所设的底层铜箔、外表面所设的顶层铜箔及其中间贴设的柔性基材组成；屏蔽圆筒的内壁与顶层铜箔紧密贴合并接地；所述一次导体与柔性电路板的底层铜箔构成以绝缘气体作为电介质的第一电容器，所述柔性电路板的顶层铜箔与底层铜箔构成以柔性基材作为电介质的第二电容器。
所述电压互感器的头部与底座之间由上而下依次设有第一法兰、高压绝缘套管和第二法兰；所述同轴电容分压器通过绝缘件安装于与高压绝缘套管连接的第一法兰上，；所述屏蔽电缆设于高压绝缘套管内。
本实用新型的气体绝缘电子式电压互感器采用同轴电容分压器作为一次二次电压变换器，利用SF6气体作为主绝缘，且同轴电容分压器内设的柔性电路板，佷薄，贴在金属圆筒内壁与一次导电杆形成同心圆的稍不均匀电场，它不影响一次导电杆上的主波传输，不畸变被测波形；一次导体和屏蔽圆筒的位置相对固定，保证电容分压器的电容值不变，系统拆装后不需重新标定；该同轴电容分压器的结构简单，体积小，可以方便地双套配置；屏蔽圆筒在起支撑作用的同时，还起电场屏蔽作用，极大降低相邻相的电场影响；通过适当调整同轴电容分压器的结构，可使杂散电容影响较小；同轴电容分压器位于互感器头部，结构紧凑，温度不一致的影响较小。
附图说明
图1为串联电容分压器结构示意图；
图2为串联电容分压器原理图；
图3为本实用新型一种气体绝缘电子式电压互感器实施例的示意图；
图4为同轴电容分压器径向示意图；
图5为一种双同轴电容分压器结构的气体绝缘电子式电压互感器示意图；
图6为直立式结构的气体绝缘电子式电压互感器示意图；
图7为信号采集器外置的气体绝缘电子式电压互感器示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步介绍。
如图3所示为本实用新型一种气体绝缘电子式电压互感器实施例的示意图，由图可知，该互感器包括位于互感器头部2的同轴电容分压器、位于互感器底座12内的屏蔽箱14，同轴电容分压器包括屏蔽圆筒4及其中心穿设的一次导体1，屏蔽圆筒4的内壁紧贴有柔性电路板3；信号采集器11位于屏蔽箱14内。
互感器的头部2和底座12之间依次设有第一法兰5、高压绝缘套管7和第二法兰13，同轴电容分压器的信号输出端和信号采集器11输入端采用特殊屏蔽电缆9，且屏蔽电缆9被装载于二次导引管8中；二次引线管8位于高压绝缘套管7内；高压绝缘套管7的高压侧内设有高压屏蔽罩6，其低压侧外设有硅橡胶伞裙10；底座上还设置有SF6气体密度控制器、监视、充气等附件17。
如图4所示为本实用新型同轴电容分压器径向示意图，由图可知，由一次导体1，柔性双面电路板3和屏蔽圆筒4组成的同轴电容分压器位于互感器头部；柔性电路板3由内及外依次由底层铜箔31、柔性电路板基材32、顶层铜箔33组成。
同轴电容分压器要求一次导体1从圆筒中心穿过，圆筒内壁紧贴一层柔性电路板，因而一次导体1、柔性电路板3、屏蔽圆筒4成为同心同轴的电容分压器，由等效电容器C1和C2构成，第一电容器高压电容C1由一次导体和柔性电路板的底层铜箔31构成，一次导体的外表面等效为一个极板，而柔性电路板的底层铜箔等效为另一个极板，SF6绝缘气体作为电介质；第二电容器低压电容C2由柔性电路板与屏蔽圆筒4构成，对于双面柔性电路板，柔性电路板的顶层铜箔33和底层铜箔等效为2个极板，圆筒内壁和顶层铜箔相连并可靠接地，柔性电路板的基材如聚酰亚胺作为电介质；对于单面柔性电路板，圆筒内壁和底层铜箔等效为2个极板，柔性电路板的基材如聚酰亚胺作为电介质。一次导体1固定在互感器头部2上，二者等电位，屏蔽圆筒4经绝缘件15固定在互感器头部2上。互感器头部2通过第一法兰5与高压绝缘套管7连接，同轴电容分压器二次电压引出线采用专用屏蔽电缆9，经由具有导引管的绝缘件15，第一法兰5和二次引线管8，引至位于二次屏蔽箱14信号采集器11的信号输入端，信号采集器11提供光纤信号输出的连接器，可通过光纤尾缆或光缆接至合并器。以电子元件为主的信号采集器位于二次低压侧且外壳接地，便于检修和维护，同时电缆直接供电，可靠性大为提高。
同轴电容分压器的特点在于：（1）柔性电路板佷薄，贴在屏蔽圆筒内壁，与一次导体形成同心圆的稍不均匀电场，它不影响一次导体上的主波传输，不畸变被测波形；（2）一次导体和屏蔽圆筒位置相对固定，保证分压器电容值不变，系统拆装后不需重新标定；（3）该同轴电容分压器结构简单，体积小，可以方便地双套配置；（4）屏蔽圆筒同时起电场屏蔽作用，极大降低相邻相的电场影响；（5）通过适当调整同轴分压器的结构，使杂散电容影响较小；（6）同轴电容分压器位于互感器头部，结构紧凑，温度不一致的影响较小。
如附图5所示，本实用新型的同轴电容分压器结构简单，体积小，可以方便地双套配置，即在屏蔽圆筒内配置双套柔性电路板。
如图6所示，本实用新型的同轴电容分压器位于互感器头部，可以与T型互感器头配合倒立式安装（同轴电容分压器轴线平行于水平面），也可以与钟罩式互感器头配合直立式（同轴电容分压器轴线垂直于水平面）安装，第二种方式中采用第二绝缘件16作为一次导体同心安装的支撑和定位。
如图7所示，本实用新型的信号采集器11既可以设置在屏蔽箱14内，也可以离开电压互感器本体，在外置机箱（如汇控柜）安装，从而可进一步改善电子回路的运行环境，提高使用寿命和可靠性。
另外，本实用新型的信号采集器11可以接入SF6气体监测器件17的SF6密度和压力等信息，对同轴电容分压器的电容分压比进行修正以提高测量精度；可以接入互感器头部温度信息，通过实时反馈修正同轴电容分压器的分压比，进一步提高精度，并对同轴电容分压器运行环境的状态进行实时监测；可以输出数字量或模拟量，取用普通站用电源。
Claims (4)
1.一种气体绝缘电子式电压互感器，包括其头部设置的电容分压器、底部的底座处设置的屏蔽箱以及信号采集器；所述电容分压器的信号输出端通过屏蔽电缆与信号采集器的信号输入端连接，其特征在于：所述电容分压器为同轴电容分压器。
2.根据权利要求1所述的气体绝缘电子式电压互感器，其特征在于：所述同轴电容分压器由屏蔽圆筒及其中心穿设的一次导体和屏蔽圆筒与一次导体之间充设的绝缘气体组成；所述屏蔽圆筒的内壁贴设有至少一个单面柔性电路板，各柔性电路板由内表面所设的底层铜箔和底层铜箔外面贴设的柔性基材组成；所述屏蔽圆筒的内壁与柔性基材紧密贴合；所述一次导体与柔性电路板的底层铜箔构成以绝缘气体作为电介质的第一电容器，所述屏蔽圆筒内壁与柔性电路板的底层铜箔构成以柔性基材作为电介质的第二电容器。
3.根据权利要求1所述的气体绝缘电子式电压互感器，其特征在于：所述同轴电容分压器由屏蔽圆筒及其中心穿设的一次导体和屏蔽圆筒与一次导体之间充设的绝缘气体组成；所述屏蔽圆筒的内壁贴设有至少一个双面柔性电路板，所述各柔性电路板由内表面所设的底层铜箔、外表面所设的顶层铜箔及其中间贴设的柔性基材组成；屏蔽圆筒的内壁与顶层铜箔紧密贴合并接地；所述一次导体与柔性电路板的底层铜箔构成以绝缘气体作为电介质的第一电容器，所述柔性电路板的顶层铜箔与底层铜箔构成以柔性基材作为电介质的第二电容器。
4.根据权利要求2或3所述的气体绝缘电子式电压互感器，其特征在于：所述电压互感器的头部与底座之间由上而下依次设有第一法兰、高压绝缘套管和第二法兰；所述同轴电容分压器通过绝缘件安装于与高压绝缘套管连接的第一法兰上，；所述屏蔽电缆设于高压绝缘套管内。
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