專利名稱：一種gis內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高電壓輸變電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及高壓變電站GIS內(nèi)部特快 速暫態(tài)過(guò)電壓(以下簡(jiǎn)稱VFT0)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，具體為一種GIS內(nèi)部特快速暫 態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器。
背景技術(shù)：
GIS (Gas Insulated Switchgear)在近二十年來(lái)的能源開(kāi)發(fā)和城市電網(wǎng)， 尤其在超高壓和特高壓工程的建設(shè)中得到日益廣泛的應(yīng)用。但是，隨著GIS 投入系統(tǒng)運(yùn)行的臺(tái)數(shù)增多，運(yùn)行中不斷出現(xiàn)盆式絕緣子閃絡(luò)、導(dǎo)電桿連接處 局部過(guò)熱、漏氣等問(wèn)題。在諸多事故中，隔離開(kāi)關(guān)、斷路器的例行操作和其 他原因引起的特快速暫態(tài)過(guò)電壓引起人們的廣泛關(guān)注。由它引發(fā)的較高電壓 等級(jí)的電氣設(shè)備事故超過(guò)了雷電沖擊和操作沖擊下的事故率，尤其值得注意 的是，避雷器對(duì)VFTO的限制能力非常有限，幾乎沒(méi)有多少保護(hù)作用。2008年 10月750kV官亭和西寧系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，官亭變電站一臺(tái)750kV斷路器投切一段 空母線時(shí)發(fā)生了兩次閃絡(luò)，西寧一臺(tái)750kV斷路器在調(diào)試過(guò)程中也發(fā)生了一 次閃絡(luò)，而在此前的特殊交接試驗(yàn)中耐壓一次通過(guò)。通過(guò)這三起事故的分析， 認(rèn)為是在斷路器操作過(guò)程中產(chǎn)生VFTO引起閃絡(luò)。
由于GIS內(nèi)部隔離開(kāi)關(guān)和斷路器操作及破壞性放電過(guò)程中，電壓迅速跌 落所產(chǎn)生的階躍電壓行波的反射和折射電壓的疊加形成的過(guò)電壓稱為特快速 暫態(tài)過(guò)電壓，在IEC1321-1文中被定義為Very Fast Front Transient Over-Voltage (VFTO)即陡波前過(guò)電壓。按其影響效果可分為內(nèi)部VFT0、外 部VFTO和瞬態(tài)外殼地電位抬高(TEV)三種。特快速暫態(tài)過(guò)電壓波形取決于 GIS的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部設(shè)備的配置，GIS內(nèi)部和外部每一點(diǎn)的波形都是不相同 的，某些情況下1米的距離就會(huì)發(fā)生顯著變化。頻率變化范圍最高可達(dá)100M赫茲，幅值可為系統(tǒng)電壓的1.0pu 2.5pu，甚至更高，對(duì)GIS內(nèi)部和外部設(shè) 備(如變壓器)的絕緣造成威脅。
目前由于傳感器的響應(yīng)頻率和現(xiàn)場(chǎng)的抗干擾能力等技術(shù)難題還不能很好 解決，因此無(wú)法準(zhǔn)確進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，只能通過(guò)仿真計(jì)算獲得VFTO的水平，但 是仿真計(jì)算和實(shí)際情況還存在較大的差異。在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中通過(guò)限制隔離 刀的某些操作來(lái)防止VFTO的產(chǎn)生，但是隨著出線的增多，依靠這種方式的可 操作性就越來(lái)越受到限制，因此，準(zhǔn)確進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)GIS中VFTO的測(cè)量就越來(lái)越 迫切
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò) 電壓測(cè)量用傳感器，能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)GIS的內(nèi)部VFTO準(zhǔn)確實(shí)測(cè)，頻率響應(yīng)范圍 寬，能夠防止外界高頻干擾的影響，方便了解現(xiàn)場(chǎng)GIS內(nèi)部VFTO幅值和頻率 水平，校核其仿真計(jì)算結(jié)果，改進(jìn)仿真計(jì)算模型。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn) 一種GIS內(nèi)部 特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器，其特征在于，包括心軸，中空的殼體， 殼體內(nèi)滑動(dòng)配合有內(nèi)套，所述內(nèi)套中部設(shè)置有環(huán)狀的隔板，隔板兩側(cè)分別設(shè) 置有環(huán)狀的電容，所述心軸貫穿隔板并夾緊固定隔板兩側(cè)的電容，所述殼體 的一端設(shè)置有抵壓內(nèi)套的壓緊蓋，壓蓋中心設(shè)置有引線接頭，引線接頭的芯 線與心軸的一端接觸，心軸的另一端無(wú)接觸伸出所述殼體；隔板兩側(cè)的電容 的負(fù)極通過(guò)隔板、內(nèi)套、殼體與地電連接，其正極與心軸電連接。
本發(fā)明的進(jìn)一步特點(diǎn)在于-
所述殼體、內(nèi)套、隔板、心軸、壓緊蓋均采用銅或鋁材料制成。 所述殼體的外形為柱狀，與GIS通過(guò)螺紋連接。 所述壓緊蓋與殼體通過(guò)螺紋連接。 所述弓1線接頭與壓緊蓋通過(guò)螺紋連接。
所述心軸中部設(shè)置有一凸臺(tái)，與一螺母配合夾緊固定隔板兩側(cè)的電容。所述電容的正極、負(fù)極均為帶有翻邊的圓環(huán)，并且正極圓環(huán)半徑大于負(fù) 極圓環(huán)。
所述電容的介質(zhì)為陶瓷材料。
本發(fā)明的傳感器采用高頻響應(yīng)電容元件，整體采用同軸結(jié)構(gòu)，避免了測(cè) 量引線電感的影響；外套采用全屏蔽連接結(jié)構(gòu)，避免了外界高頻干擾的影響。 使測(cè)量GIS內(nèi)部VFT0的傳感器的頻率響應(yīng)和抗高頻干擾達(dá)到了 IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 的測(cè)量要求。


圖1為一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dl， GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器主要包括殼體l、
內(nèi)套2、隔板3、心軸4、壓緊蓋5、引線接頭6。殼體l外形為拄狀，內(nèi)部中 空，殼體l內(nèi)滑動(dòng)配合有內(nèi)套2，內(nèi)套2中部設(shè)置有環(huán)狀的隔板3，隔板3兩 側(cè)分別設(shè)置有環(huán)狀的電容7。電容7的正極、負(fù)極均為帶有翻邊的圓環(huán)，并且 正極圓環(huán)半徑大于負(fù)極圓環(huán)，中間介質(zhì)為陶瓷材料。
心軸4貫穿隔板3和隔板3兩側(cè)的電容7，通過(guò)設(shè)置在心軸3中部的凸臺(tái) 401與螺母402配合夾緊固定隔板3兩側(cè)的電容7，也可以通過(guò)兩個(gè)螺母夾緊 固定。隔板3兩側(cè)的電容7的負(fù)極通過(guò)隔板3、內(nèi)套2、殼體l與地電連接， 其正極與心軸4電連接。殼體1的一端設(shè)置有抵壓內(nèi)套2的壓緊蓋5，壓緊蓋 5與殼體1通過(guò)螺紋連接，壓緊蓋5中心設(shè)置有引線接頭6，引線接頭6的芯 線與心軸4的一端接觸，作為傳感器的輸出；心軸4的另一端無(wú)接觸伸出殼 體1，與設(shè)置在GIS端蓋或盆式絕緣子8上的VFT0測(cè)量端子9電連接。
GIS廠家在生產(chǎn)時(shí)，VFT0測(cè)量端子9被固化到GIS端蓋或盆式絕緣子8 上，GIS導(dǎo)電桿與VFT0測(cè)量端子9之間存在分布電容，非測(cè)量狀態(tài)，VFT0 測(cè)量端子9與GIS端蓋或盆式絕緣子8電連接地；測(cè)量狀態(tài)，需要心軸4抵 壓VFT0測(cè)量端子9， VFT0測(cè)量端子9對(duì)地懸空，與心軸4電連接，GIS導(dǎo)電桿與VFT0測(cè)量端子9之間存在的分布電容作為高壓電容，隔板3兩側(cè)的電容 7并聯(lián)后作為低壓電容，心軸4通過(guò)引線接頭6輸出的電壓即為GIS內(nèi)VFTO 電壓。具體做法是殼體1的心軸4無(wú)接觸伸出端設(shè)置有與GIS連接的外螺 紋，旋緊殼體l，心軸4抵壓VFTO測(cè)量端子9， VFT0測(cè)量端子9對(duì)地懸空， 心軸4作為分壓測(cè)量點(diǎn)。
本發(fā)明的殼體l、內(nèi)套2、隔板3、壓緊蓋5可以采用銅或鋁材料制成， 一則有良好的接地作用，二則具有優(yōu)良的屏蔽功能。本實(shí)施例優(yōu)先采用銅材 料制成。
本發(fā)明隔板3兩側(cè)的電容7的介質(zhì)為陶瓷材料，電容量范圍在幾個(gè)PF到 幾十個(gè)PF之間；整個(gè)傳感器采用同軸結(jié)構(gòu)，無(wú)引線電感影響，其頻率響應(yīng)范 圍為50Hz-100MHz，平直度在士ldb以內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于同類產(chǎn)品的50Hz-20MHz頻 率響應(yīng)范圍，能夠滿足110KV-1000KV等級(jí)的GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量。
權(quán)利要求
1、一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器，其特征在于，包括心軸(4)，中空的殼體(1)，殼體(1)內(nèi)滑動(dòng)配合有內(nèi)套(2)，所述內(nèi)套(2)中部設(shè)置有環(huán)狀的隔板(3)，隔板(3)兩側(cè)分別設(shè)置有環(huán)狀的電容(7)，所述心軸(4)貫穿隔板(3)并夾緊固定隔板(3)兩側(cè)的電容(7)，所述殼體(1)的一端設(shè)置有抵壓內(nèi)套(2)的壓緊蓋(5)，壓緊蓋(5)中心設(shè)置有引線接頭(6)，引線接頭(6)的芯線與心軸(4)的一端接觸，心軸(4)的另一端無(wú)接觸伸出所述殼體(1)；隔板(3)兩側(cè)的電容(7)的負(fù)極通過(guò)隔板(3)、內(nèi)套(2)、殼體(1)與地電連接，其正極與心軸(4)電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器， 其特征在于，所述殼體(1)、內(nèi)套(2)、隔板(3)、心軸(4)、壓緊蓋(5) 均采用銅或鋁材料制成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器， 其特征在于，所述殼體(1)的外形為柱狀，與GIS通過(guò)螺紋連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器， 其特征在于，所述壓緊蓋(5)與殼體(1)通過(guò)螺紋連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器， 其特征在于，所述引線接頭(6)與壓緊蓋(5)通過(guò)螺紋連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器， 其特征在于，所述心軸(4)中部設(shè)置有一凸臺(tái)(401)，與一螺母(402)配 合夾緊固定隔板兩側(cè)的電容(7)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器， 其特征在于，所述電容(7)的正極、負(fù)極均為帶有翻邊的圓環(huán)，并且正極圓 環(huán)半徑大于負(fù)極圓環(huán)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器， 其特征在于，所述電容(7)的介質(zhì)為陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明屬于高電壓輸變電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種GIS內(nèi)部特快速暫態(tài)過(guò)電壓測(cè)量用傳感器。它包括心軸(4)，中空的殼體(1)，殼體(1)內(nèi)滑動(dòng)配合有內(nèi)套(2)，所述內(nèi)套(2)中部設(shè)置有環(huán)狀的隔板(3)，隔板(3)兩側(cè)分別設(shè)置有環(huán)狀的電容(7)，所述心軸(4)貫穿隔板(3)并夾緊固定隔板(3)兩側(cè)的電容(7)，所述殼體(1)的一端設(shè)置有抵壓內(nèi)套(2)的壓緊蓋(5)，壓緊蓋(5)中心設(shè)置有引線接頭(6)，引線接頭(6)的芯線與心軸(4)的一端接觸，心軸(4)的另一端無(wú)接觸伸出所述殼體(1)；隔板(3)兩側(cè)的電容(7)的負(fù)極通過(guò)隔板(3)、內(nèi)套(2)、殼體(1)與地電連接，其正極與心軸(4)電連接。
文檔編號(hào)G01R19/165GK101458273SQ20081023649
公開(kāi)日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者盧江平, 吉宏亮, 強(qiáng) 孫, 勇 尚, 琳 張, 剛 李, 森 王, 王雪松 申請(qǐng)人:西北電網(wǎng)有限公司;陜西電力科學(xué)研究院