專利名稱：新型高壓獨(dú)立式電子式電壓互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型高壓獨(dú)立式電子式電壓互感器，用于敞開式變電站高電壓環(huán)境下的電壓變換，供測(cè)量、保護(hù)及監(jiān)測(cè)使用，該發(fā)明適用于llOkV 及以上高壓電力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前獨(dú)立式電容分壓電子式電壓互感器一般是采用類似于電容分壓式 的電壓互感器(簡(jiǎn)稱CVT)的多級(jí)電容串聯(lián)分壓方式，將高電壓分壓至較 低電位后，再變換成數(shù)字光脈沖進(jìn)行信號(hào)傳輸，該方法不需要光供電。但 這種結(jié)構(gòu)因耦合電容器溫度系數(shù)大，可達(dá)5xl0-5 /k、受外界環(huán)境因素 如高壓引線、污穢、濕度等影響4交大，例如CVT雖然采用了增大分壓電容 容量的方法來(lái)盡量減小外界空間雜散電容對(duì)電壓分壓比的影響，但是多年 的運(yùn)行實(shí)踐表明，在長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行中CVT的分壓比發(fā)生漂移仍然是較為普 遍的現(xiàn)象。目前高壓獨(dú)立式電子式電壓互感器的主要問題是獨(dú)立式電子式電壓互 感器采用類似CVT的多級(jí)電容串聯(lián)分壓方式，易受外界環(huán)境因素引起的分 布電容變化的影響，測(cè)量精度低，穩(wěn)定性差。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種新型獨(dú)立式電子式電壓互感器，完全克服上述電子式電 壓互感器的缺陷，利用倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的一次導(dǎo)體和內(nèi)層、 外層電氣連通的雙層屏蔽筒構(gòu)成的地電極，巧妙地構(gòu)造出同軸圓柱形電容 器分壓，克服了多級(jí)電容串聯(lián)分壓方式易受外界環(huán)境因素引起的分布電容 變化影響的缺點(diǎn)，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好；本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上，再次巧 妙地利用倒立式氣體絕緣電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)構(gòu)成獨(dú)立式電子式電壓互感 器。新型獨(dú)立式電子式電壓互感器，包括一個(gè)沒有二次電流繞組的倒立式 SF6氣體絕緣電流互感器、采用同軸圓柱形電容分壓原理構(gòu)成的電子式電壓 互感器、信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路及直流電源，其特征在于在倒立式SF6氣體絕 緣電流互感器的雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面上固定金屬柱狀環(huán)，金屬柱狀環(huán) 通過(guò)絕緣材料在電氣上與雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面絕緣，且金屬柱狀環(huán)與 一次導(dǎo)體和雙層屏蔽筒同心而構(gòu)成同軸圓柱形電容器分壓原理的電子式電 壓互感器， 一次導(dǎo)體為高壓電極，金屬柱狀環(huán)為低壓電極，雙層屏蔽筒為地電極，在低壓電極和雙層屏蔽筒內(nèi)層上分別焊接或固定電氣連接出 一根 導(dǎo)線作為電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導(dǎo)線與信 號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的信號(hào)輸入端連接，直流電源與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的電源 輸入端相連。本發(fā)明所述的新型獨(dú)立式電子式電壓互感器，包括一個(gè)沒有二次電流繞組的倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)和利用同一絕緣結(jié)構(gòu)、采 用同軸圓柱形電容分壓原理構(gòu)成的電子式電壓互感器、位于地電位的信號(hào) 調(diào)理調(diào)制電路及直流電源，具體部件包括殼體、絕緣套管、引線屏蔽管、 支持絕緣子或盆式絕緣子、 一次導(dǎo)體、低壓電極、地電極的雙層屏蔽筒、 爆破片、底座及底座上的電壓互感器的二次傳感輸出接線端子、SF6氣體密 度控制器、SF6充氣口及管道閥門、信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路、直流電源，其特征 在于1、 該獨(dú)立式電子式電壓互感器包括在倒立式SF6氣體絕緣電流互感 器的雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面上固定金屬柱狀環(huán)，該金屬柱狀環(huán)通過(guò)絕緣 材料在電氣上與雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面絕緣，且金屬柱狀環(huán)與一次導(dǎo)體 和雙層屏蔽筒同心而構(gòu)成同軸圓柱形電容器分壓原理的電子式電壓互感 器， 一次導(dǎo)體為高壓電極，金屬柱狀環(huán)為低壓電極，雙層屏蔽筒為地電極， 在低壓電極和雙層屏蔽筒內(nèi)層上分別焊接或固定電氣連接出一根導(dǎo)線作為 電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理調(diào) 制電路的信號(hào)輸入端連接，直流電源與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的電源輸入端相 連。高壓電極和低壓電極均位于接地雙層屏蔽筒構(gòu)成的屏蔽體內(nèi)，這種特 殊的雙屏蔽結(jié)構(gòu)可以大大減小外界分布電容和雜散電容的影響。 一次導(dǎo)體 與構(gòu)造的低壓電極之間的電容構(gòu)成高壓電容，低壓電極與雙層屏蔽筒內(nèi)層 的內(nèi)表面也就是地電極之間的電容作為取樣電容，其上的電信號(hào)為該電壓 互感器的二次傳感輸出或取樣信號(hào)。2、 該獨(dú)立式電子式電壓互感器的電壓互感器利用倒立式SF6氣體絕緣 電流互感器的絕緣結(jié)構(gòu)。3、 該獨(dú)立式電子式電壓互感器的電壓傳感部分的二次信號(hào)輸出在一個(gè) 接地的引線屏蔽管中傳輸，可大大減小外界電磁干擾對(duì)傳輸線的影響。4、 該獨(dú)立式電子式電壓互感器還包括位于地電位的信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路 和直流電源，并且直流電源用電纜直接給信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路供電。5、該獨(dú)立式電子式電壓互感器的二次信號(hào)輸出至信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路， 該電路位于地電位雙層屏蔽筒中，將信號(hào)變換成數(shù)字光信號(hào)后，用光纖從 絕緣瓷套或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管中向下傳輸至固定在底座上的光纖連接器，然后用光纖或光纜可將該光信號(hào)傳輸至控制室或需要該電 壓信號(hào)處。此時(shí)，該信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的直流工作電源也位于地電位雙層 屏蔽筒中，可用電纜將交流或直流電源從底座通過(guò)絕緣瓷套或合成絕緣子 套中的接地引線屏蔽管傳輸至地電位屏蔽筒。6、該獨(dú)立式電子式電壓互感器的二次信號(hào)輸出也可以不經(jīng)過(guò)變換，直 接用電纜從絕緣瓷套或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管中向下傳輸至固 定在底座上的二次電接線端子，再通過(guò)底座上的電接線端子輸入信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路，此時(shí)，信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路和直流工作電源均位于SF6氣體密封外，更利于直流工作電源、信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的檢修和維護(hù)。本發(fā)明的電壓互感器傳感部分原理，見附圖2:針對(duì)構(gòu)造的同軸電容結(jié) 構(gòu)，根據(jù)圓柱形電容器的原理假定高壓電極上的電壓為u，高壓電極的直徑為d,低壓電極與雙層屏 蔽筒內(nèi)層間的信號(hào)為u。，低壓電極環(huán)的直徑為D，環(huán)高為b，高壓電極與低壓 電極間的電容為Cl,低壓電極與雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面間的電容為C2?？紤]到系統(tǒng)短路后柱狀電容環(huán)的接地電容上積聚的電荷若在重合閘時(shí) 還沒完全釋放，將在系統(tǒng)工作電壓上疊加一個(gè)誤差分量，嚴(yán)重時(shí)將影響到 測(cè)量結(jié)果的正確性及繼電保護(hù)裝置的正確動(dòng)作，因此要選取一個(gè)小電阻R 與C2并聯(lián)，以消除這些因素的影響，R l/ ( coC2)， co為被測(cè)交流電壓的 頻率。其中低壓電極與雙層屏蔽筒內(nèi)層之間的信號(hào)為M。=/ n— 可見，本發(fā)明的電壓互感器的傳感信號(hào)輸出u。與高壓電極上的被測(cè)電壓u的時(shí)間 導(dǎo)數(shù)成正比，因此采用信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路對(duì)u。進(jìn)行模擬或數(shù)字積分可得到信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的功能是將本發(fā)明的電壓互感器二次傳感輸出信 號(hào)輸入到信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的信號(hào)輸入端，再對(duì)該電壓信號(hào)積分放大還原， 然后經(jīng)過(guò)模/數(shù)變換及光電變換后成為數(shù)字光脈沖信號(hào)，以便用光纖傳輸至 后續(xù)裝置處。具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果本發(fā)明所述的新型獨(dú)立式電子式電壓互感器，利用一個(gè)沒有二次電流u。的丫直。繞組的倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的高壓導(dǎo)體和內(nèi)層、外層電氣連通的 雙層屏蔽筒構(gòu)成的地電極，巧妙地構(gòu)造出同軸圓柱形電容器分壓，和一般 電子式電壓互感器比較，克服了多級(jí)電容串聯(lián)分壓方式易受外界環(huán)境因素引起的分布電容變化影響的缺點(diǎn)，測(cè)量精度高，穩(wěn)定性好；和傳統(tǒng)電壓互 感器比較，傳感原理完全不同，不含鐵心，沒有諧振過(guò)電壓的威脅。


圖la是本發(fā)明的新型獨(dú)立式電子式電壓互感器的總體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖lb是本發(fā)明的新型獨(dú)立式電子式電壓互感器的另一總體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本發(fā)明的電壓互感器傳感部分原理圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)如圖la所示，利用了倒立式氣體絕緣電流互感器的 絕緣結(jié)構(gòu)。雙層屏蔽筒內(nèi)層1和雙層屏蔽筒外層2構(gòu)成地電位雙層屏蔽筒 4，并經(jīng)支持絕緣子5固定在殼體6上， 一次導(dǎo)體7水平地^f黃貫雙層屏蔽層 內(nèi)側(cè)固定在殼體6上， 一次導(dǎo)體7左端與殼體6電氣相連，右端經(jīng)密封圈 和絕緣套8在電氣上與殼體6絕緣，殼體6的上部還安裝有爆破片3,可 用于釋放過(guò)高的SF6氣壓，保護(hù)殼體6和絕緣套管13;固定在雙層屏蔽筒 內(nèi)層1的內(nèi)表面上的金屬柱狀環(huán)9通過(guò)絕緣材料IO在電氣上與雙層屏蔽筒 內(nèi)層1的內(nèi)表面絕緣，且該金屬柱狀環(huán)9與一次導(dǎo)體7及雙層屏蔽筒4同 心，該金屬柱狀環(huán)9為低壓電極，在低壓電極9和雙層屏蔽筒內(nèi)層1上分 別焊接出一根導(dǎo)線(ll、 12),這兩根導(dǎo)線(ll、 12)組成電壓互感器二次傳 感輸出取樣信號(hào)和地電極線； 一次導(dǎo)體7、雙層屏蔽筒內(nèi)層l、雙層屏蔽筒 外層2、金屬柱狀環(huán)9及殼體6構(gòu)成該互感器器身置于絕緣套管13上方， 絕緣套管13座裝于底座14之上；電壓互感器二次傳感輸出引線和地電極 線(ll、 12)從引線屏蔽管17中下穿到底座14并從底座14上的二次端子密 封接線盤16引出；同時(shí)雙層屏蔽筒內(nèi)層l、雙層屏蔽筒外層2及引線屏蔽 管17均通過(guò)穿過(guò)引線屏蔽管17的導(dǎo)線與大地電氣連接。本發(fā)明的該結(jié)構(gòu) 中充有SF6氣體18， 一次導(dǎo)體7與低壓電極9間均為SF。氣體絕緣。雙層屏 蔽筒4與高電位的殼體6間為環(huán)氧樹脂澆注固體絕緣的支持絕緣子5,也 可以用盆式絕緣子。底座14上還設(shè)置有SF6氣體密度控制器19、 SF6充氣 口 20及管道閥門21等用于充氣及監(jiān)視SF6氣體密度用。信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路22采用現(xiàn)有市場(chǎng)上電子式電壓互感器常用的信號(hào) 調(diào)理調(diào)制電路。直流電源23也從市場(chǎng)上購(gòu)買。圖1 a中信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路22及直流電源23均位于SF6氣體密封外的 接地屏蔽盒24內(nèi)；圖1 b中信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路22及直流電源23位于雙屏蔽層內(nèi)層1和 外層2構(gòu)成的地電位屏蔽筒4中。圖1 a中本發(fā)明的電壓互感器的二次信號(hào)輸出直接用電纜從絕緣乾套 13或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管17中向下傳輸至固定在底座14上 的電接線柱，再通過(guò)底座14上的電接線柱輸入信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路22，此 時(shí)，該信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路22和直流電源23均位于SF6氣體密封外的接地屏 蔽盒24內(nèi)，該屏蔽盒可固定于底座外壁上，更利于直流電源23、信號(hào)調(diào) 理調(diào)制電路22的^f全修和維護(hù)。直流電源23的電源輸入可為交流或直流輸 入，由電纜15從控制室或現(xiàn)場(chǎng)就地供給。圖l b中本發(fā)明的電壓互感器的二次傳感信號(hào)輸出至電子式互感器的 信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路22,該電路位于雙層屏蔽筒內(nèi)層1、雙層屏蔽筒外層2 構(gòu)成的地電位屏蔽筒4中，該電路將信號(hào)變換成數(shù)字光信號(hào)后，用光纖25 從絕緣瓷套13或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管17中向下傳輸至固定 在底座14上的光纖連接器26，然后用光纖25或光纜可將該光信號(hào)傳輸至 控制室或需要該電壓信號(hào)處。此時(shí)，該信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路22的直流電源 23也位于地電位屏蔽筒4中，可用電纜15將直流電源23所需的電功率從 底座14通過(guò)絕緣瓷套13或合成絕緣子套中的接地引線屏蔽管17傳輸至地 電位屏蔽筒4中的直流電源23的輸入端。優(yōu)點(diǎn)是信號(hào)抗干擾能力很強(qiáng)。
權(quán)利要求
1、新型高壓獨(dú)立式電子式電壓互感器，包括一個(gè)沒有二次電流繞組的倒立式SF6氣體絕緣電流互感器、采用同軸圓柱形電容分壓原理構(gòu)成的電子式電壓互感器、信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路及直流電源，其特征在于在倒立式SF6氣體絕緣電流互感器的雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面上固定金屬柱狀環(huán)，金屬柱狀環(huán)通過(guò)絕緣材料在電氣上與雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面絕緣，且金屬柱狀環(huán)與一次導(dǎo)體和雙層屏蔽筒同心而構(gòu)成同軸圓柱形電容器分壓原理的電子式電壓互感器，一次導(dǎo)體為高壓電極，金屬柱狀環(huán)為低壓電極，雙層屏蔽筒為地電極，在低壓電極和雙層屏蔽筒內(nèi)層上分別焊接或固定電氣連接出一根導(dǎo)線作為電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的信號(hào)輸入端連接，直流電源與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的電源輸入端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高壓獨(dú)立式電子式電壓互感器，其特征 在于采用倒立式SF6氣體絕緣電流互感器絕緣結(jié)構(gòu)，雙層屏蔽筒內(nèi)層和外 層構(gòu)成地電位屏蔽筒，地電位屏蔽筒經(jīng)支持絕緣子或盆式絕緣子固定在殼 體上， 一次導(dǎo)體水平橫貫雙層屏蔽筒并固定在殼體上， 一次導(dǎo)體一端與殼 體電氣相連，另一端經(jīng)密封圈和絕緣套在電氣上與殼體絕緣，殼體的上部 還安裝有爆破片，固定在雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面上的金屬柱狀環(huán)通過(guò)絕緣材料在電氣上與雙層屏蔽筒內(nèi)層的內(nèi)表面絕緣，且金屬柱狀環(huán)與一次導(dǎo) 體和雙層屏蔽筒同心， 一次導(dǎo)體為高壓電極，金屬柱狀環(huán)為低壓電極，雙 層屏蔽筒為地電極，在低壓電極和雙層屏蔽筒內(nèi)層上分別焊接出一根導(dǎo)線 作為電壓互感器二次傳感輸出， 一次導(dǎo)體、雙層屏蔽筒內(nèi)層、雙層屏蔽筒 外層、低壓電極及殼體構(gòu)成互感器器身置于絕緣套管上方，絕緣套管座裝 于底座之上，電壓互感器二次傳感輸出的導(dǎo)線從引線屏蔽管中下穿到底座 并從底座上的二次端子密封接線盤引出與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的信號(hào)輸入端 連接，直流電源與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的電源端相連，雙層屏蔽筒內(nèi)層、雙 層屏蔽筒外層及引線屏蔽管均通過(guò)導(dǎo)線與大地電氣連接，信號(hào)調(diào)理調(diào)制電 路和直流電源安裝于SF6氣體密封外的接地屏蔽盒內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型高壓獨(dú)立式電子式電壓互感器，其特征 在于將電壓互感器二次傳感輸出的導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的信號(hào)輸入 端連接，直流電源與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的電源輸入端相連，信號(hào)調(diào)理調(diào)制 電路和直流電源安裝于地電位屏蔽筒，再將信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的輸出端通 過(guò)光纖從引線屏蔽管中下穿到底座并從底座上的二次端子密封接線盤引 出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型高壓獨(dú)立式電子式電壓互感器，其 特征在于 一次導(dǎo)體與二次繞組及低壓電極間均為SF6氣體絕緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及新型高壓獨(dú)立式電壓互感器，包括一個(gè)沒有二次電流繞組的倒立式SF₆氣體絕緣電流互感器、采用同軸圓柱形電容分壓原理構(gòu)成的電子式電壓互感器、信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路及直流電源，在雙層屏蔽筒內(nèi)層上固定低壓電極并與雙層屏蔽筒內(nèi)層絕緣，且低壓電極與一次導(dǎo)體和雙層屏蔽筒內(nèi)層同心，在低壓電極和雙層屏蔽筒內(nèi)層上分別焊接或固定連接出一根導(dǎo)線作為電壓互感器二次傳感輸出，電壓互感器二次傳感輸出的導(dǎo)線與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的信號(hào)輸入端連接，直流電源與信號(hào)調(diào)理調(diào)制電路的電源輸入端相連。本發(fā)明采用SF₆作為主絕緣，絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、絕緣強(qiáng)度高，完全克服電子式電壓互感器的缺陷大大降低了成本。
文檔編號(hào)G01R15/00GK101256892SQ200710169089
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月29日
發(fā)明者竇峭奇 申請(qǐng)人:武漢格藍(lán)若光電互感器有限公司