專利名稱：三相共箱gis電子式電流電壓組合互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于輸變電設(shè)備高壓電器領(lǐng)域，涉及一種電子式電流電壓組合互感 器，具體地說(shuō)涉及一種用于三相共箱氣體絕緣開關(guān)(GIS)的電子式電流電壓組合互感 器，其適用于采用三相共箱氣體絕緣開關(guān)變電站的電能計(jì)量、繼電保護(hù)和電量監(jiān)測(cè)。
背景技術(shù)：
[0002]GIS (Gas Insulated Switchgear,氣體絕緣開關(guān))是將斷路器、隔離/接地開關(guān)、電流/電壓互感器及母線等輸變電所需元件密封在氣體絕緣金屬外殼內(nèi)的高壓組合電器， GIS具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、安裝方便、運(yùn)行可靠、免維護(hù)等特點(diǎn)。多年來(lái)，GIS中 使用的電流互感器和電壓互感器均為電磁感應(yīng)式，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，電磁式互感器 已不能適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需求，具體來(lái)說(shuō)，電磁式互感器具有以下缺陷①絕緣結(jié)構(gòu) 復(fù)雜、體積大、重量重；②鐵心磁化曲線的非線性導(dǎo)致電流互感器的動(dòng)態(tài)范圍小，在大 電流特別是含衰減直流分量的故障電流作用下電流互感器易飽和；③電壓互感器易發(fā)生 鐵磁諧振；④電流互感器二次開路及電壓互感器二次短路均會(huì)對(duì)設(shè)備及人員帶來(lái)危害； ⑤互感器的誤差與負(fù)載有關(guān)，負(fù)載變化可能會(huì)導(dǎo)致互感器超差；⑥電流互感器和電壓互 感器不能組合為一體；⑦電磁式互感器的輸出不能直接與數(shù)字化二次設(shè)備接口，不能適 應(yīng)數(shù)字化變電站發(fā)展的需求。[0003]隨著數(shù)字化變電站的發(fā)展，要求互感器等一次設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，電子式互感器 具有體積小、重量輕、動(dòng)態(tài)范圍大、無(wú)鐵磁諧振危險(xiǎn)、無(wú)CT 二次開路及PT 二次短路危 害、且互感器的誤差與負(fù)載無(wú)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)數(shù)字化變電站的應(yīng)用需求。[0004]66kV及IlOkV氣體絕緣開關(guān)廣泛采用三相共箱結(jié)構(gòu)，目前基于空芯線圈及 LPCT的三相共箱GIS電子式電流互感器已有工程應(yīng)用，但三相共箱GIS電子式電壓互感 器還是采用常規(guī)電壓互感器加就地?cái)?shù)據(jù)采集的方式實(shí)現(xiàn)，此種結(jié)構(gòu)一方面不能解決常規(guī) 電壓互感器易發(fā)生鐵磁諧振等缺點(diǎn)，而且不能實(shí)現(xiàn)電流電壓組合式互感器，不能很好地 適應(yīng)數(shù)字化變電站的發(fā)展需求。[0005]基于上述分析，本設(shè)計(jì)人針對(duì)目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有三相共箱GIS電子式電流電壓 組合互感器的情況，進(jìn)行深入研究，本案由此產(chǎn)生。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的主要目的，在于提供一種三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感 器，其可將三相電流互感器和三相電壓互感器的功能結(jié)合在一起，且測(cè)量精度高。[0007]為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是[0008]一種三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器，包括一個(gè)罐體、三個(gè)空芯線 圈、三個(gè)低功率電流互感器、三個(gè)電容分壓環(huán)、三個(gè)屏蔽筒、一個(gè)密封端子板、三個(gè)遠(yuǎn) 端模塊、兩個(gè)盆式絕緣子、三個(gè)一次導(dǎo)體和一個(gè)箱體；罐體的內(nèi)部形成氣室，頂部開設(shè) 有開口；三個(gè)屏蔽筒固定于氣室內(nèi)，并呈等邊三角形排布，各屏蔽筒的中段還凸出形成凸環(huán)；兩個(gè)盆式絕緣子分別設(shè)于罐體的兩側(cè)；三個(gè)一次導(dǎo)體分別由前述三個(gè)屏蔽筒的軸 心穿過(guò)，并與屏蔽筒絕緣設(shè)置，所述一次導(dǎo)體的兩端分別固定于罐體兩側(cè)的兩個(gè)盆式絕 緣子；三個(gè)電容分壓環(huán)分別絕緣固定于三個(gè)屏蔽筒的凸環(huán)內(nèi)側(cè)，而三個(gè)空芯線圈及三個(gè) 低功率電流互感器分別固定于三個(gè)屏蔽筒的外側(cè)；箱體倒置于罐體的頂部開口，并將開 口容置，帶玻璃燒結(jié)航空插頭的密封端子板設(shè)于箱體內(nèi)，并將罐體的開口覆蓋；遠(yuǎn)端模 塊設(shè)于箱體內(nèi)密封端子板的上方，通過(guò)密封端子板上的插頭分別連接空芯線圈、低功率 電流互感器和電容分壓環(huán)的信號(hào)輸出線。[0009]上述電流電壓組合互感器還包括兩個(gè)梅花板，兩個(gè)梅花板豎直設(shè)于罐體的氣室 內(nèi)，而三個(gè)屏蔽筒分別以兩端固定于兩個(gè)梅花板上。[0010]上述電流電壓組合互感器還包括兩個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭，該兩個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭分別固定于罐 體的兩側(cè)，而兩個(gè)盆式絕緣子又分別固定于轉(zhuǎn)接法蘭的外側(cè)。[0011]上述一次導(dǎo)體與屏蔽筒之間采用SF6氣體絕緣。[0012]上述電容分壓環(huán)通過(guò)聚四氟乙烯絕緣墊固定于屏蔽筒的凸環(huán)內(nèi)側(cè)。[0013]采用上述方案后，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)[0014](1)本實(shí)用新型利用空芯線圈及低功率電流互感器傳感一次電流，利用電容分壓 器傳感一次電壓，巧妙設(shè)計(jì)的屏蔽結(jié)構(gòu)很好地解決了三相電壓測(cè)量易相互影響的問(wèn)題；[0015](2)利用遠(yuǎn)端模塊就近采集三相電流傳感器/電容分壓器的輸出信號(hào)，利用光纖 傳輸信號(hào)，結(jié)構(gòu)及工藝簡(jiǎn)單，造價(jià)低，體積和重量只有常規(guī)電流/電壓互感器的1/4;[0016](3)主絕緣為SF6氣體介質(zhì)，絕緣性能穩(wěn)定并可恢復(fù)，絕緣裕度大，可實(shí)現(xiàn)對(duì)三 相電流電壓的同時(shí)測(cè)量；[0017](4)遠(yuǎn)端模塊置于罐體上的屏蔽箱體內(nèi)，電流傳感器/電容分壓器的輸出信號(hào)通 過(guò)帶玻璃燒結(jié)航空插頭的金屬密封端子板引至遠(yuǎn)端模塊，電磁干擾及VFTO的影響被有 效抑制；[0018](5)采用低功率電流互感器傳感測(cè)量用電流信號(hào)，采用空芯線圈加硬件積分的技 術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)保護(hù)用電流信號(hào)的檢測(cè)，電流互感器的精度高(滿足0.2S級(jí)要求)、溫度穩(wěn)定 性好(可在_40°C +75°C溫度范圍正常工作)，且具有很好的暫態(tài)特性(暫態(tài)誤差小于 2% )；[0019](6)采用阻容微分電壓傳感器及軟硬件積分相結(jié)合的技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)一次高電壓的測(cè) 量，電壓測(cè)量精度高(滿足0.2級(jí)要求)、溫度穩(wěn)定性好(可在-40°C +75°C溫度范圍正 常工作)，且具有很好的暫態(tài)特性；[0020](7)遠(yuǎn)端模塊雙重化冗余配置，并且對(duì)每個(gè)傳感器輸出的模擬信號(hào)均采用雙重化 采樣比較技術(shù)，避免了采樣異常引起保護(hù)誤動(dòng)的問(wèn)題，可靠性高。


[0021]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。[0022]圖1是本實(shí)用新型的組合剖視圖；[0023]圖2是本實(shí)用新型的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
[0024]以下將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的組合結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行詳細(xì) 闡述。[0025]首先參考圖1所示，本實(shí)用新型提供一種三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感 器，包括一個(gè)罐體1、三個(gè)空芯線圈2、三個(gè)低功率電流互感器3、三個(gè)電容分壓環(huán)4、三 個(gè)屏蔽筒5、一個(gè)密封端子板6、三個(gè)遠(yuǎn)端模塊7、兩個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭8、兩個(gè)盆式絕緣子9、 三個(gè)一次導(dǎo)體10、兩個(gè)梅花板11和一個(gè)箱體12，下面分別介紹。[0026]罐體1的內(nèi)部形成氣室13，并在頂部開設(shè)有開口 14，而兩個(gè)梅花板11呈豎直形 態(tài)設(shè)于罐體1的氣室13內(nèi)。[0027]三個(gè)屏蔽筒5均設(shè)于罐體1的氣室13內(nèi)，具體來(lái)說(shuō)，三個(gè)屏蔽筒5呈等邊三角 形排布，分別作為A、B、C三相，且三個(gè)屏蔽筒5分別以兩端固定于兩個(gè)梅花板11上； 所述屏蔽筒5的中段還向外凸出而形成凸環(huán)51。[0028]兩個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭8分別固定于罐體1的兩側(cè)，而兩個(gè)盆式絕緣子9又分別固定于兩 個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭8的外側(cè)。[0029]三個(gè)一次導(dǎo)體10均呈圓柱形，分別由前述三個(gè)屏蔽筒5的軸心穿過(guò)，且兩端分 別固定于罐體1兩側(cè)的盆式絕緣子9，其中，一次導(dǎo)體10與屏蔽筒5之間采用SF6氣體 絕緣。[0030]三個(gè)電容分壓環(huán)4通過(guò)聚四氟乙烯絕緣墊41分別固定于三個(gè)屏蔽筒5的凸環(huán)51 內(nèi)側(cè)，這樣各電容分壓環(huán)4與兩側(cè)的屏蔽筒5、一次導(dǎo)體10構(gòu)成電容分壓器，可用于傳感 三相被測(cè)一次電壓信息；通過(guò)電場(chǎng)分析及實(shí)測(cè)可知，各相電壓測(cè)量的結(jié)果受相鄰相一次 電壓的影響小于0.02%。[0031]三個(gè)空芯線圈2及三個(gè)低功率電流互感器3分別固定于三個(gè)屏蔽筒5的外側(cè)，用 于傳感三相被測(cè)一次電流信息，其中，空芯線圈2用于傳感保護(hù)用電流信號(hào)，低功率電 流互感器3用于傳感測(cè)量用電流信號(hào)。[0032]箱體12倒置于罐體1的頂部開口 14位置，將開口 14容置，配合圖2所示，從 而可屏蔽外部干擾信號(hào)。[0033]由于GIS斷路器或隔離開關(guān)在操作時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)過(guò)電壓(VFTO)，因此可在箱體 12內(nèi)設(shè)置密封端子板6，所述的密封端子板6為金屬材質(zhì)，固定于罐體1的頂部開口 14， 將開口 14覆蓋，從而可有效地防止VFTO對(duì)遠(yuǎn)端模塊7的干擾；且所述的密封端子板6 上設(shè)有航空插頭。[0034]遠(yuǎn)端模塊7設(shè)于箱體12內(nèi)，且固定于密封端子板6的上方，所述遠(yuǎn)端模塊7通過(guò) 密封端子板6上的帶玻璃燒結(jié)航空插頭分別連接各相空芯線圈2、低功率電流互感器3、 電容分壓環(huán)4的信號(hào)輸出線，而輸出信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，且利用光纖進(jìn)行傳輸。[0035]工作時(shí)，三相空芯線圈2及低功率電流互感器3分別傳感三相被測(cè)一次電流信 息，其中，空芯線圈2傳感保護(hù)用電流信號(hào)，其輸出信號(hào)是被測(cè)電流的微分，再利用硬 件積分技術(shù)對(duì)空芯線圈2輸出的微分信號(hào)進(jìn)行積分變換，這樣可使低功率電流互感器3的 保護(hù)電流信號(hào)具有較大的動(dòng)態(tài)范圍及較好的暫態(tài)特性，滿足繼電保護(hù)的需求；低功率電 流互感器3傳感測(cè)量用電流信號(hào)，這樣可使測(cè)量電流信號(hào)具有較高的測(cè)量準(zhǔn)確度，滿足 電能計(jì)量的需求；而電容分壓環(huán)4、屏蔽筒5及一次導(dǎo)體10所構(gòu)成的三相電容分壓器分別傳感三相被測(cè)一次電壓信息；此處將三相空芯線圈2、低功率電流互感器3及三相電容 分壓器設(shè)計(jì)在同一罐體1內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)三相一次電流及電壓的同時(shí)測(cè)量；然后利用遠(yuǎn)端 模塊7就地采集并處理三相空芯線圈2、低功率電流互感器3及三相電容分壓器的輸出信 號(hào)，并利用光纖輸出數(shù)字信號(hào)。[0036]需要說(shuō)明的是，電容分壓環(huán)4通過(guò)絕緣介質(zhì)分別固定于屏蔽筒5的凸環(huán)51內(nèi) 側(cè)，其中，電容分壓環(huán)4與呈圓柱形的一次導(dǎo)體10構(gòu)成高壓電容Cl，該高壓電容的介質(zhì) 為SF6氣體，同時(shí)電容分壓環(huán)4與屏蔽筒5構(gòu)成低壓電容C2，且該低壓電容的容值易受 信號(hào)輸出線分布電容的影響。在本實(shí)施例中，為了提高電壓測(cè)量的穩(wěn)定性及暫態(tài)性能， 在低壓電容的兩端并接一個(gè)溫度系數(shù)為5ppm的小阻值精密電阻R(精密電阻R設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)端模塊7內(nèi))，R遠(yuǎn)小于C2的容抗’由電阻R兩端獲取的信號(hào)是被測(cè)一次電壓的微分(u^ = rc^1 )，利用遠(yuǎn)端模塊7對(duì)其進(jìn)行積分變換便可獲知一次電壓的信息。[0037]利用軟件積分與硬件積分相結(jié)合的技術(shù)對(duì)電壓傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行積分變 換，由于軟件積分溫度穩(wěn)定性好但暫態(tài)響應(yīng)性能較差，硬件積分暫態(tài)響應(yīng)性能好但溫度 穩(wěn)定性不能滿足測(cè)量要求，故采用軟硬件積分相結(jié)合的技術(shù)對(duì)電壓傳感器的輸出信號(hào)進(jìn) 行積分變換，可使電壓互感器具有較高的測(cè)量精度、較好的溫度穩(wěn)定性及暫態(tài)性能。[0038]此外，本實(shí)用新型在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，空芯線圈2及低功率電流互感器3構(gòu)成的三相 電流傳感器分別固定于三相屏蔽筒5的外側(cè)，其中，空芯線圈2及低功率電流互感器3的 額定二次輸出均為0.5V，三相電容分壓器中的電容分壓環(huán)4分別通過(guò)絕緣介質(zhì)固定于三 相屏蔽筒5的凸環(huán)51內(nèi)側(cè)，高壓電容為11.2pF，低壓電容為1.21nF，三相電容分壓器的 額定二次輸出為IV，三相電流傳感器及三相電容分壓器的輸出信號(hào)通過(guò)帶玻璃燒結(jié)航空 插頭的金屬密封端子板6引至同一遠(yuǎn)端模塊7，該遠(yuǎn)端模塊7置于罐體1上的屏蔽箱體12 內(nèi)，且遠(yuǎn)端模塊7的工作電源由匯控柜內(nèi)的IlOV或220V直流電源提供，改變轉(zhuǎn)接法蘭8 的接口尺寸可以使本實(shí)用新型用于不同廠家的GIS中，三相一次導(dǎo)體10固定于二盆式絕 緣子9之間。[0039]以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落 入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器，其特征在于包括一個(gè)罐體(1)、 三個(gè)空芯線圈O)、三個(gè)低功率電流互感器(3)、三個(gè)電容分壓環(huán)G)、三個(gè)屏蔽筒(5)、 一個(gè)密封端子板(6)、一個(gè)遠(yuǎn)端模塊(7)、兩個(gè)盆式絕緣子(9)、三個(gè)一次導(dǎo)體(10)和一 個(gè)箱體(12)；罐體(1)的內(nèi)部形成氣室(13)，頂部開設(shè)有開口(14)；三個(gè)屏蔽筒(5)固 定于氣室(13)內(nèi)，并呈等邊三角形排布，各屏蔽筒(5)的中段還凸出形成凸環(huán)(51)；兩 個(gè)盆式絕緣子(9)分別設(shè)于罐體(1)的兩側(cè)；三個(gè)一次導(dǎo)體(10)分別由前述三個(gè)屏蔽筒 (5)的軸心穿過(guò)，并與屏蔽筒(5)絕緣設(shè)置，所述一次導(dǎo)體(10)的兩端分別固定于罐體 (1)兩側(cè)的兩個(gè)盆式絕緣子(9)；三個(gè)電容分壓環(huán)(4)分別絕緣固定于三個(gè)屏蔽筒(5)的 凸環(huán)(51)內(nèi)側(cè)，而三個(gè)空芯線圈(2)及三個(gè)低功率電流互感器(3)分別固定于三個(gè)屏蔽 筒(5)的外側(cè)；箱體(12)倒置于罐體(1)的頂部開口(14)，并將開口(14)容置，帶玻 璃燒結(jié)航空插頭的密封端子板(6)設(shè)于箱體(12)內(nèi)，并將罐體(1)的開口(14)覆蓋；遠(yuǎn) 端模塊(7)設(shè)于箱體(1 內(nèi)密封端子板(6)的上方，通過(guò)密封端子板(6)上的插頭分別 連接各空芯線圈O)、低功率電流互感器(3)和電容分壓環(huán)的信號(hào)輸出線。
2.如權(quán)利要求1所述的三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器，其特征在于所述 電流電壓組合互感器還包括兩個(gè)梅花板(11)，兩個(gè)梅花板(11)豎直設(shè)于罐體(1)的氣室 (13)內(nèi)，而三個(gè)屏蔽筒(5)分別以兩端固定于兩個(gè)梅花板(11)上。
3.如權(quán)利要求1所述的三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器，其特征在于所述 電流電壓組合互感器還包括兩個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭(8)，該兩個(gè)轉(zhuǎn)接法蘭(8)分別固定于罐體(1) 的兩側(cè)，而兩個(gè)盆式絕緣子(9)又分別固定于轉(zhuǎn)接法蘭(8)的外側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器，其特征在于所述 一次導(dǎo)體(10)與屏蔽筒(5)之間采用SF6氣體絕緣。
5.如權(quán)利要求1所述的三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器，其特征在于所述 電容分壓環(huán)⑷通過(guò)聚四氟乙烯絕緣墊Gl)固定于屏蔽筒(5)的凸環(huán)(51)內(nèi)側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種三相共箱GIS電子式電流電壓組合互感器，包括罐體、空芯線圈、低功率電流互感器、電容分壓環(huán)、屏蔽筒、密封端子板、遠(yuǎn)端模塊、盆式絕緣子、一次導(dǎo)體和箱體；罐體的內(nèi)部形成氣室，頂部開設(shè)有開口；三個(gè)屏蔽筒呈等邊三角形設(shè)于氣室內(nèi)，且中段形成凸環(huán)；三個(gè)一次導(dǎo)體分別絕緣穿過(guò)三個(gè)屏蔽筒的軸心；三個(gè)電容分壓環(huán)分別固定于三個(gè)屏蔽筒的凸環(huán)內(nèi)側(cè)，而三個(gè)空芯線圈及三個(gè)低功率電流互感器分別固定于三個(gè)屏蔽筒的外側(cè)；帶插頭的密封端子板將罐體的開口覆蓋，遠(yuǎn)端模塊設(shè)于密封端子板的上方，通過(guò)插頭分別連接空芯線圈、低功率電流互感器、電容分壓環(huán)的信號(hào)輸出線。此種結(jié)構(gòu)將三相電流/電壓互感器的功能結(jié)合在一起，且測(cè)量精度高。
文檔編號(hào)G01R15/18GK201812668SQ20102053515
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者張廣泰, 曹冬明, 李九虎, 石親民, 羅蘇南, 陳松林, 須雷 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 常州博瑞電力自動(dòng)化設(shè)備有限公司