專利名稱：一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的直流高壓輸電測試技術(shù)，特別涉及一種基于氣體絕緣的直
流高壓測量裝置。
背景技術(shù)：
高壓直流輸電具有輸送容量大、輸電損耗低、用地少、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以點(diǎn)對點(diǎn)、大功率、遠(yuǎn)距離直接將電力送往負(fù)荷中心。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，直流高壓測量裝置來傳感直流電壓信號，用于高壓直流輸電線路的保護(hù)及功率測量，作為判別直流系統(tǒng)運(yùn)行狀況，調(diào)整直流系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行方式的主要依據(jù)，是控制保護(hù)系統(tǒng)和功率計(jì)量系統(tǒng)地的重要組織部分。傳統(tǒng)的直流高壓測量裝置采用絕緣油介質(zhì)作為絕緣材料，其體積大、笨重，絕緣油容易滲漏、污染環(huán)境，出現(xiàn)事故容易引發(fā)火災(zāi)，甚至殃及其它電力設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、重量輕、不易引發(fā)火災(zāi)的基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置。 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。 —種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，包括高壓單元，低壓單元，基座，固定在基座上的絕緣套管；所述高壓單元和低壓單元串聯(lián)，分別引出高壓端子、中壓端子和低壓端子；所述高壓單元置于絕緣套管內(nèi)，絕緣套管通過上、下端蓋密封并充注SF6氣體，高壓端子從上端蓋引出，中壓端子從下端蓋引出與低壓單元連接；所述低壓單元和高壓單元分別由串聯(lián)的分壓模塊組成，組成高壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)多于組成低壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)；所述分壓模塊由并聯(lián)連接的均壓電容和分壓電阻組成。
本發(fā)明的進(jìn)一步特點(diǎn)和改進(jìn)在于 所述絕緣套管為有機(jī)硅橡膠高壓空心套管，套管外設(shè)置有絕緣傘。
所述絕緣套管內(nèi)，充注SF6氣體的壓力為0. 2 0. 5MPa。 所述分壓模塊中，均壓電容和分壓電阻通過一對金屬聯(lián)板夾持，同時(shí)實(shí)現(xiàn)固定和并聯(lián)的電連接。 所述高壓單元中的多級分壓模塊的在絕緣套管內(nèi)縱向疊置、串聯(lián)固定。 所述基座具有中空的密封腔體，低壓單元置于密封腔體內(nèi)，密封腔體內(nèi)充注有干
燥空氣；所述密封腔體內(nèi)設(shè)置一光電轉(zhuǎn)換器，中壓端子和低壓端子作為光電轉(zhuǎn)換器的一對
輸入端子，光電轉(zhuǎn)換器的輸出通過光纖引出基座；所述基座的密封腔體內(nèi)，充注干燥空氣的
壓力為常壓。 本發(fā)明的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，將高壓單元設(shè)置在有機(jī)硅橡膠高壓空心套管內(nèi)，兩端密封并充注SFe氣體，因此，體積小、重量輕、不易引發(fā)火災(zāi)。同時(shí)，基座具有中空的密封腔體，低壓單元置于密封腔體內(nèi)，整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)布局合理和接線方便；密封腔體內(nèi)設(shè)置一光電轉(zhuǎn)換器，中壓端子和低壓端子作為光電轉(zhuǎn)換器的一對輸入端子，光電轉(zhuǎn)換器的輸出通過光纖引出基座，使用于數(shù)據(jù)處理的二次部分和用于高壓采集的一次部分能夠有效地進(jìn)行隔離，提高人身安全和設(shè)備安全，并能夠減小對二次部分的干擾，提高測
量精度。 此外，低壓單元和高壓單元分別由串聯(lián)的分壓模塊組成，組成高壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)多于組成低壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)；分壓模塊由并聯(lián)連接的均壓電容和分壓電阻組成，能夠有效解決直流電壓下和故障情況雷電沖擊電壓下的電位分布的均勻性，提高高壓單元的耐壓水平和工作可靠性。 本發(fā)明采用套管結(jié)構(gòu)、氣體絕緣以及光纖傳輸形式，使直流高壓測量裝置體積小、重量輕，解決了電位隔離問題以及安全運(yùn)行問題，并避免了信號傳送過程中干擾問題，有利于電力系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展的需求。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 圖1為本發(fā)明的電路原理示意圖；圖中，rn、^、^、l^為高壓單元中的分壓電阻，cu、 c12、 c13、 c14為高壓單元中的均壓電容，R2為低壓單元中的分壓電阻，C2為低壓單元中的均壓電容，F(xiàn)為過電壓保護(hù)單元。 圖2為本發(fā)明中絕緣套管和高壓單元的裝配示意圖。
圖3為圖2的B-B視圖。
圖4為分壓電阻的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為均壓電容的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為基座結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
參照圖l，本實(shí)施例的氣體絕緣直流高壓測量裝置中，分壓器包括高壓單元和低壓單元，高壓單元和低壓單元串聯(lián)，并分別引出高壓端子、中壓端子和低壓端子，高壓端子用于連接待測電壓點(diǎn)，低壓端子用于接地，中壓端子為電壓測量輸出端。 高壓單元由四級串聯(lián)的分壓模塊組成，具體為分壓電阻rn與均壓電容Cn并聯(lián)，作為第一分壓模塊；分壓電阻巧2與均壓電容c12并聯(lián)，作為第二分壓模塊；分壓電阻巧3與均壓電容c13并聯(lián)，作為第三分壓模塊；分壓電阻r14與均壓電容c14并聯(lián)，作為第四分壓模塊；低壓單元由一個(gè)分壓模塊組成，具體為分壓電阻1 2與均壓電容(:2并聯(lián)。本實(shí)施例僅為示意性的，高壓單元和低壓單元均可由多級串聯(lián)的分壓模塊組成，只需滿足分壓要求即可。
分壓電阻r『r12、 r13、 r14串聯(lián)組成高壓單元的高壓總電阻Rp是分壓器的主體部分，當(dāng)施加直流高壓時(shí)，有直流電流流過該電阻；均壓電容cn、 c12、 c13、 c14串聯(lián)組成高壓單元的高壓總電容Q，其主要作用就是當(dāng)暫態(tài)電壓施加到分壓器時(shí)為分壓器起均壓作用，使暫態(tài)電場分布均勻，提高分壓器的絕緣性能，&、 Q采用分段式分布使均壓效果更好。R2是低壓單元的低壓電阻，當(dāng)直流電流流過低壓電阻時(shí)，就會(huì)在低壓電阻上產(chǎn)生可測量的直流低電壓。&是低壓單元的低壓電容，主要作用在暫態(tài)電壓的作用下起均壓作用。分壓電阻、均壓電容采用同樣的材質(zhì)及結(jié)構(gòu)，可減小溫度對分壓比的影響，選取高、低壓電阻，高、低壓電容的原則是:VR2 = C2/C10
低壓單元還包括過電壓保護(hù)單元F和電光轉(zhuǎn)換器。過電壓保護(hù)單元F可以選用氣 體放電管、TVS管或壓敏電阻，限制低壓單元輸出及后續(xù)電路的過電壓。電光轉(zhuǎn)換器是將低 壓單元輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并將該數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成光信號，通過光纖傳輸光 信號，再通過光電轉(zhuǎn)換器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號(數(shù)字信號或模擬信號)輸入二次設(shè)備。通 過數(shù)字光信號傳輸可減少干擾，并能將二次設(shè)備與一次設(shè)備進(jìn)行電氣隔離，保證二次設(shè)備 及人身的安全。 參照圖2、圖3，進(jìn)一步說明絕緣套管和高壓單元結(jié)構(gòu)關(guān)系。高壓單元置于絕緣套 管4內(nèi)，絕緣套管4通過上、下端蓋5、6密封并充注SF6氣體，充注SF6氣體的壓力為0. 2 0. 5MPa。上端蓋5為銅材，其頂部澆注有上導(dǎo)電桿7，高壓單元的頂部與上端蓋7的內(nèi)面中 心焊接銅編織線(圖中未示意)連接。下端蓋6為硬質(zhì)絕緣材料，其中心開設(shè)有中孔，高壓 單元的底部連接有下導(dǎo)電桿8，下導(dǎo)電桿8上下貫穿并伸出上述中孔，下導(dǎo)電桿8與下端蓋 6滑動(dòng)密封。絕緣套管4為有機(jī)硅橡膠高壓空心套管，其筒體為環(huán)氧樹脂材料做成，筒體外 設(shè)置有機(jī)硅橡膠絕緣傘(圖中未示意)。 結(jié)合圖4，本實(shí)施例的高壓單元中，分壓電阻包含絕緣支撐筒901、放置在絕緣支 撐筒901內(nèi)電阻體、固定在絕緣支撐筒901兩端的金屬端蓋902以及設(shè)置在金屬端蓋902上 表面的電引出端903。金屬端蓋902用于固定電阻體及改善電場分布，此外絕緣支撐筒901 的筒壁上開設(shè)有散熱孔904。結(jié)合圖5，本實(shí)施例的高壓單元中，均壓電容的本體1001兩端 分別設(shè)置有屏蔽電極1002，屏蔽電極1002上固定有引線端蓋1003。屏蔽電極1002可以平 衡均壓電容周圍的電場。 結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5，分壓模塊中，均壓電容10和分壓電阻9通過一對金屬聯(lián) 板11夾持，同時(shí)實(shí)現(xiàn)固定和并聯(lián)的電連接，其中分壓電阻9包括四個(gè)小電阻，四個(gè)小電阻圍 繞均壓電容10布置。高壓單元中，多個(gè)分壓模塊縱向疊置、串聯(lián)連接，并且其金屬聯(lián)板11 之間通過四根定位拉桿12固定，定位拉桿12為絕緣桿。 參照圖6，基座的本體分為上部13和下部14，下部14連接安裝基礎(chǔ)，上部13連接 位于絕緣套管4下端的下端蓋6;同時(shí)，基座為中空的，其內(nèi)腔通過隔板15分為上腔體和下 腔體，隔板15和位于絕緣套管4下端的下端蓋6使上腔體為一個(gè)密閉腔體，并且使連接在 高壓單元的底部的下導(dǎo)電桿8伸入密閉腔體內(nèi)。 低壓單元和光電轉(zhuǎn)換器置于密封腔體內(nèi)，密封腔體內(nèi)充注有干燥空氣，充注壓力 為常壓。下導(dǎo)電桿和基座地之間連接低壓單元，低壓單元的兩個(gè)端子分別為中壓端子和低 壓端子，并作為光電轉(zhuǎn)換器的一對輸入端子，光電轉(zhuǎn)換器的輸出通過光纖穿過隔板后引出基座。
權(quán)利要求
一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，包括高壓單元，低壓單元，基座，固定在基座上的絕緣套管；所述高壓單元和低壓單元串聯(lián)，分別引出高壓端子、中壓端子和低壓端子；所述高壓單元置于絕緣套管內(nèi)，絕緣套管通過上、下端蓋密封并充注SF6氣體，高壓端子從上端蓋引出，中壓端子從下端蓋引出與低壓單元連接；所述低壓單元和高壓單元分別由串聯(lián)的分壓模塊組成，組成高壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)多于組成低壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)；所述分壓模塊由并聯(lián)連接的均壓電容和分壓電阻組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，所述絕緣套管為有機(jī)硅橡膠高壓空心套管，套管外設(shè)置有絕緣傘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，所述絕緣套管內(nèi)，充注SF6氣體的壓力為0. 2 0. 5MPa。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，所述分壓模塊中，均壓電容和分壓電阻通過一對金屬聯(lián)板夾持，同時(shí)實(shí)現(xiàn)固定和并聯(lián)的電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，所述高壓單元中的多級分壓模塊的在絕緣套管內(nèi)縱向疊置、串聯(lián)固定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，所述基座具有中空的密封腔體，低壓單元置于密封腔體內(nèi)，密封腔體內(nèi)充注有干燥空氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，所述密封腔體內(nèi)設(shè)置一光電轉(zhuǎn)換器，中壓端子和低壓端子作為光電轉(zhuǎn)換器的一對輸入端子，光電轉(zhuǎn)換器的輸出通過光纖引出基座。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置，其特征在于，所述基座的密封腔體內(nèi)，充注干燥空氣的壓力為常壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)的直流高壓輸電測試技術(shù)，公開了一種基于氣體絕緣的直流高壓測量裝置。它包括高壓單元，低壓單元，基座，固定在基座上的絕緣套管；所述高壓單元和低壓單元串聯(lián)，分別引出高壓端子、中壓端子和低壓端子；所述高壓單元置于絕緣套管內(nèi)，絕緣套管通過上、下端蓋密封并充注SF6氣體，高壓端子從上端蓋引出，中壓端子從下端蓋引出與低壓單元連接；所述低壓單元和高壓單元分別由串聯(lián)的分壓模塊組成，組成高壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)多于組成低壓單元的分壓模塊的串聯(lián)級數(shù)；所述分壓模塊由并聯(lián)連接的均壓電容和分壓電阻組成。
文檔編號G01R15/06GK101713793SQ20091021931
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者于永明, 任穩(wěn)柱, 馮建華, 李寧, 楊獎(jiǎng)利 申請人:中國西電電氣股份有限公司