專利名稱：全屏蔽電容式電壓互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于互感器領(lǐng)域，涉及一種電力輸變系統(tǒng)中使用的電容式 電壓互感器，特別涉及一種全屏蔽電容式電壓互感器。(二) 背景技術(shù)在電力系統(tǒng)中，需要使用電壓互感器按比例從高壓端抽取電壓用于對 電壓及電能進(jìn)行測量，并給繼電保護(hù)回路提供信號。目前電力輸變系統(tǒng)中 普遍使用的是油浸電容式電壓互感器，此類電壓互感器包括電容分壓部分 及電磁裝置，電容分壓部分的高壓電容及中壓電容均由多個電容器元件串 聯(lián)構(gòu)成，安裝在充滿絕緣油的外殼內(nèi)。此類型互感器在使用中存在如下幾 方面問題1、存在附加誤差，影響測量及計量精度油浸電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其電氣原理如圖2所示，構(gòu)成高壓電容G及中壓電容G的每個電容元件Cy與周圍物體之間均存在雜散電容，該雜散電容的大小由各電容元件與周圍物體之間的距離及其間 的介質(zhì)確定。當(dāng)互感器安裝運行的位置發(fā)生變化時，各電容元件與周圍物體之間的距離發(fā)生了變化，致使雜散電容的大小也會發(fā)生相應(yīng)的變化；當(dāng) 周圍環(huán)境變化或氣候變化(如雨、霧及潮氣等)時，互感器周圍介質(zhì)的介 電常數(shù)會發(fā)生極大變化，致使雜散電容發(fā)生極大變化。圖2電路可以簡化為圖3電路，圖3電路可用圖4電路等效。圖3中，d表示高壓電容，C2表示中壓電容，dp表示高壓電容與周圍物體的雜散電容，C2p表示中壓電容與周圍物體的雜散電容，圖4的等效輸入電壓為kyUH， 其中ky為油浸電容式電壓互感器的分壓比，等效電容為Cdx， UH為互感器的 輸入電壓(被測高壓)<formula>formula see original document page 3</formula>中間變壓器的輸入電壓Uyz為<formula>formula see original document page 3</formula>其中，①為相位角，j為虛數(shù)單位，R為負(fù)載的反射電阻，"為電壓 角頻率，L為等效電感，即互感器的輸入電壓與中間變壓器的輸入電 壓之間的相位角差<formula>formula see original document page 4</formula>調(diào)節(jié)調(diào)諧電抗器，使互感器的等效電感L與等效電容"之間滿足-coL=l/"Cdx,即發(fā)生串聯(lián)諧振時，中間變壓器的輸入電壓U"與所測高壓 電路電壓UH的關(guān)系為Uyz=kyUH ，由上可以看出，當(dāng)外界因素使雜散電容變化時，分壓比ky及等效電容Cd,的值均發(fā)生變化，中間變壓器的輸入電壓的幅值及相位必然發(fā)生變化，由于外界因素變化產(chǎn)生的誤差使互感器產(chǎn)生附加誤差。常用的油浸電容式電壓互感器的環(huán)境附加誤差達(dá)到0. 3%，且隨著運行電壓的升高，高壓電容 串聯(lián)級數(shù)相應(yīng)增加，附加誤差將有所增大，這必將大大降低互感器在電力 系統(tǒng)的測量及計量中的精度。2、 介質(zhì)損耗大油浸電容式電壓互感器的介質(zhì)損耗角正切較大，約為1.2X10—3左右， 運行時將會產(chǎn)生較大的電能損耗，并導(dǎo)致溫度上升，對互感器的運行不利。3、 對環(huán)境有潛在威脅由于電磁裝置和電容分壓器均浸在絕緣油中，油的滲漏會污染環(huán)境。 一旦內(nèi)部發(fā)生電擊穿故障，絕緣油就會被分解，體積迅速膨脹、產(chǎn)生強(qiáng)大 的壓力使殼體爆裂， 一旦爆裂發(fā)生，將危及其周圍的人身和設(shè)備的安全。 泄露的絕緣油不僅污染環(huán)境，而且電擊穿產(chǎn)生的高溫使溢出的絕緣油遇空 氣燃燒，極易引起火災(zāi)。(三)實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計一種環(huán)保、測量精 度高、技術(shù)可靠的全屏蔽電容式電壓互感器。本實用新型的全屏蔽電容式電壓互感器，包括電容分壓部分和電磁裝 置，兩者置于密封的充滿絕緣介質(zhì)的殼體中；電容分壓部分包括相互串聯(lián) 的高壓電容和中壓電容；電磁裝置包括中間變壓器和調(diào)諧電抗器，所述電 容分壓部分為全屏蔽密閉殼體內(nèi)的高壓電極和中壓電極，高壓電極為中心 的電極柱，中壓電極為環(huán)繞高壓電極并與之同軸的筒形電極，電容分壓部 分的全屏蔽殼體為環(huán)繞中壓電極并與高壓電極同軸的圓筒；高壓電極與中 壓電極間形成高壓電容、中壓電極與殼體間形成中壓電容；高壓電極連接 引出殼體的導(dǎo)線；中間變壓器初級線圈一端接中壓電極，另一端接調(diào)諧電 抗器后與殼體相連。高壓電極、中壓電極與殼體之間為同軸結(jié)構(gòu)，在電壓 的作用下，它們之間產(chǎn)生的電場力均勻分布于圓周上且相互抵消，不會使 電極之間的相對位置發(fā)生偏移，電極之間的電容極為穩(wěn)定，提高了互感器 的精度。所述電容分壓部分殼體一端有高壓絕緣出線板，高壓電極所接導(dǎo)線經(jīng)此絕緣出線板引出殼體。所述電容分壓部分和/或電磁裝置的殼體內(nèi)部充有壓縮絕緣氣體，如六氟化硫氣體、或氮氣、或二氧化碳、或六氟化硫氣體和氮氣的混合物、六氟化硫氣體與空氣的混合物。作為優(yōu)選方案，所述絕緣氣體為六氟化硫氣體和/或氮氣。 所述電容分壓部分和電磁裝置置于同一個密封殼體內(nèi)，或者分別置于獨立的密封殼體內(nèi)。根據(jù)需要，電容分壓部分和電磁裝置可以分別安裝在不同位置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點1、 采用全屏蔽殼體，有效排除了外界環(huán)境影響所產(chǎn)生的常用的油浸 電容式電壓互感器0. 3%的環(huán)境附加誤差，故本互感器顯然提高了測量及計 量精度，2、 '采用壓縮絕緣氣體，使得介質(zhì)損耗角正切由原來的1.2X10—3降為 現(xiàn)在的1X10—5，因介質(zhì)損耗角正切大幅度下降，本互感器運行時電能損耗 小，溫升低，提高了本互感器的可靠性；3、 本互感器內(nèi)部無油，避免了原油浸電容式電壓互感器在發(fā)生電擊 穿時殼體爆裂所引起火災(zāi)及環(huán)境污染等問題，有效保護(hù)了人身和設(shè)備安 全，方便了設(shè)備的維護(hù)，提高了設(shè)備的使用壽命，保護(hù)了環(huán)境。(四)
圖1為現(xiàn)有的油浸電容式電壓互感器的結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有的油浸電容式電壓互感器的電氣原理圖；圖3為圖2簡化電路圖；圖4為圖3的等效電路圖；圖5為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記1、高壓絕緣出線板，2、中壓電極，3、殼體，4、高壓電 極，5、電磁裝置；圖6為圖5的電氣原理圖；圖7為圖6的等效電路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例附圖對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。本全屏蔽電容式電壓互感器實施例的結(jié)構(gòu)如圖5所示，包括電容分壓 部分和電磁裝置5，兩者置于充有壓縮六氟化硫絕緣氣體的全屏蔽密封殼 體3中。電容分壓部分設(shè)有高壓電極4和中壓電極2，高壓電極4為處于 中心的電極柱，中壓電極2為環(huán)繞高壓電極4并與之同軸的筒形電極。高 壓電極4與中壓電極2間形成高壓電容C3、中壓電極2與殼體3間形成中 壓電容C4。電容分壓部分的殼體3為與高壓電極4同軸的圓筒，其頂部有高壓絕緣出線板1，高壓電極4連接的導(dǎo)線經(jīng)此絕緣出線板引出殼體3。 電磁裝置5包括中間變壓器T和調(diào)諧電抗器LT，中間變壓器初級線圈一端 接中壓電極2，另一端接調(diào)諧電抗器后與殼體3 (地)相連。本實用新型的全屏蔽電容式電壓互感器的電容分壓部分和電磁裝置5 可置同一密閉殼體3中。也可分別置于獨立的密封殼體3內(nèi)，根據(jù)需要， 電容分壓部分和電磁裝置5可以分別安裝在不同位置。圖5的電路原理如圖6所示，圖中G為高壓電容，C4為中壓電容，Cp 為高壓電極4與殼體3間的雜散電容，T為中間變壓器，LT為調(diào)諧電抗器， UH為所測電路的電壓，Uz為中間變壓器輸入電壓。圖6電路可用圖7等效， 其中C為等效電容，L為包括中間變壓器電感和電抗器電感的互感器線路 的等效電感，R為負(fù)載的反射電阻。如圖6、 7所示，kg為本全屏蔽電容式電壓互感器的分壓比C3+C4， (I)因高壓電極4被中壓電極2環(huán)繞，雜散電容Cp很小且不對分壓回路產(chǎn) 生影響，等效電容C為C =C3+C4， ( II )中間變壓器的輸入電壓Uz為Uz=__—, 哪w Z① 腦加Z-闊+及閣W， (IID 其中，O為相位角，j為虛數(shù)單位，R為負(fù)載的反射電阻，"為電壓角頻率，L為等效電感，；調(diào)節(jié)調(diào)諧電抗器，使(0丄-l/(0C (發(fā)生串聯(lián)諧振)，此時Uz=kgUH ，由式(I )、 (11)、 (III)可以看出，由于用于分壓的高壓電容C3、中壓電容C4完全在殼體3的屏蔽之內(nèi)，其等效電容不受外界因素的影響，在完成調(diào)試后，中間變壓器輸入電壓的幅值及相位均為恒定。
權(quán)利要求1、全屏蔽電容式電壓互感器，包括電容分壓部分和電磁裝置(5)，兩者置于密封的充滿絕緣介質(zhì)的殼體(3)中；電容分壓部分包括相互串聯(lián)的高壓電容和中壓電容；電磁裝置(5)包括中間變壓器和調(diào)諧電抗器，其特征在于所述電容分壓部分為全屏蔽密閉殼體(3)內(nèi)的高壓電極(4)和中壓電極(2)，高壓電極(4)為中心的電極柱，中壓電極(2)為環(huán)繞高壓電極(4)并與之同軸的筒形電極，電容分壓部分的全屏蔽殼體(3)為環(huán)繞中壓電極(2)并與高壓電極(4)同軸的圓筒；高壓電極(4)與中壓電極(2)間形成高壓電容、中壓電極(2)與殼體(3)間形成中壓電容；高壓電極(4)連接引出殼體(3)的導(dǎo)線；中間變壓器初級線圈一端接中壓電極(2)，另一端接調(diào)諧電抗器后與殼體(3)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的全屏蔽電容式電壓互感器，其特征在于 所述電容分壓部分殼體(3) —端有高壓絕緣出線板(1)，高壓電極(4)所接導(dǎo)線經(jīng)此絕緣出線板引出殼體(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全屏蔽電容式電壓互感器，其特征在于所述電容分壓部分和/或電磁裝置(5)的殼體(3)內(nèi)部充有壓縮絕 緣氣體。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的全屏蔽電容式電壓互感器，其特征在于 所述絕緣氣體為六氟化硫氣體和/或氮氣。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的全屏蔽電容式電壓互感器，其特征在于所述電容分壓部分和電磁裝置5置于同一個密封殼體(3)內(nèi)，或者 分別置于獨立的密封殼體(3)內(nèi)。
專利摘要本實用新型公開了一種全屏蔽電容式電壓互感器，包括置于密封的充滿絕緣介質(zhì)殼體中的電容分壓部分和電磁裝置。電容分壓部分為全屏蔽密閉殼體內(nèi)的高壓電極和中壓電極，高壓電極為中心的電極柱，中壓電極為環(huán)繞高壓電極并與之同軸的筒形電極，電容分壓部分的全屏蔽殼體為環(huán)繞中壓電極并與高壓電極同軸的圓筒。中、高壓電極與殼體三者為同軸結(jié)構(gòu)，在電壓作用下，它們之間產(chǎn)生的電場力均勻分布于圓周上且相互抵消，電極之間的相對位置不會發(fā)生偏移，電極之間的電容極為穩(wěn)定，提高了互感器的精度。
文檔編號G01R15/06GK201096820SQ20072008182
公開日2008年8月6日 申請日期2007年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者盧有盟, 吳維柏, 唐旺先, 李小燕, 王增文 申請人:桂林電力電容器有限責(zé)任公司