一种分压器及GIS设备的制作方法

一种分压器及gis设备
技术领域
1.本发明属于高电压测量技术领域，特别涉及一种分压器及gis设备。


背景技术：

2.分压器的高压臂作为设备测量的关键部件，一般由温度系数高、电气特性好的金属膜电阻串联后，再绕到绝缘筒上组成高压臂。而这种结构目前多用于敞开式电压互感器。当上述结构使用到配gis电压互感器时，高压臂外表面与gis用的其他部件使用的导体外表面相比，高压臂外表面相当粗糙。设备带电电压升高时，高压臂外表面电场强度极高，设备绝缘性能下降，严重时高压臂高电位部分对躯壳放电。因此需要设计合理的结构，既要保证分压器高压臂测量不受影响，又能保证分压器的高压臂轴向和径向两个方向上的电位分布合理、电场强度控制在一定范围内，使得产品绝缘性能得到提高。
3.相比于敞开式电站，gis设备内各子设备距离短，在vfto时，阻容分压器如果没有屏蔽，会受到其他子设备的干扰，测量结果会与实际结果出现偏差，因此需要对阻容分压器进行电磁干扰保护。
4.另外，电阻串盘绕在绝缘管上，会形成电感，电感对产品在冲击电压下运行不利。
5.因此，如何提高分压器的绝缘性能，并且能够形成电磁干扰保护，是本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种分压器及gis设备，可提高分压器的绝缘性能，并且能够形成电磁干扰保护。
7.为解决上述技术问题，本发明提供一种分压器，包括盆式绝缘子、壳体、法兰、接线盘、高压臂和低压臂；
8.其中，所述壳体为上下两端开口的筒状结构，所述接线盘置于所述法兰出线口处，所述盆式绝缘子和所述法兰分别与所述壳体的上端和下端连接，所述盆式绝缘子、所述壳体、所述法兰和所述接线盘形成气室；
9.所述高压臂位于所述气室内且高压端与所述盆式绝缘子连接、低压端与所述法兰连接，所述高压臂包括电阻屏蔽筒、电阻串和电容串，所述电阻串和所述电容串通过导线连接且罩设于所述电阻屏蔽筒内，所述电阻屏蔽筒为外表面设置有电阻层的均压陶瓷电阻屏蔽筒且其表面光滑；
10.所述低压臂的高压端与所述高压臂的低压端电连接。
11.优选地，在上述分压器中，还包括触座和触头，所述触座的顶端连接所述盆式绝缘子且底端连接所述触头的顶端，所述触头的底端连接所述高压臂的高压端。
12.优选地，在上述分压器中，所述电阻屏蔽筒两端分别设置有上法兰和下法兰，所述上法兰与所述触头电气连接，所述下法兰与所述法兰固定连接。
13.优选地，在上述分压器中，所述盆式绝缘子还可开设有用于与其他气室连通的通
孔。
14.优选地，在上述分压器中，还包括绝缘管，所述电阻串缠绕于所述绝缘管外壁上，所述电阻串的高压端与所述电阻屏蔽筒的高压端电气连接且下端与所述电阻屏蔽筒绝缘隔开。
15.优选地，在上述分压器中，所述电阻串在所述绝缘管上正向和反向间隔盘绕。
16.优选地，在上述分压器中，所述电容串为多支电容单元串联而成，所述电阻串为多支电阻单元串联而成，所述电容串的高压端与所述电阻串的高压端电气连接，所述电容串的低压端与所述电阻串的低压端电气连接，组成所述高压臂的测量模块。
17.优选地，在上述分压器中，所述电容串包括多个串联连接的电容单元，所述电阻串包括多个串联连接的电阻单元，一个所述电容串与一个所述电阻串并联组成一个电阻电容单元，所述多个相同的电阻电容单元串联组成所述高压臂的测量模块。
18.优选地，在上述分压器中，还包括罩设于所述低压臂上的罩壳，所述罩壳上部开口，所述罩壳的开口端与所述法兰连接。
19.优选地，在上述分压器中，还包括用于检测所述低压臂输出电压的采集模块，所述采集模块将采集到的数据转换为光信号传输给合并单元，供控制保护测量系统用。
20.优选地，在上述分压器中，所述高压臂和所述低压臂为多相。
21.优选地，在上述分压器中，每相所述高压臂包括相互并联的高压臂电阻和高压臂电容，每相所述低压臂包括相互并联的低压臂电阻和低压臂电容，所述低压臂上还并联有限幅装置。
22.本案还提供一种gis设备，包括上文所述的分压器。
23.本案提供了一种分压器，包括盆式绝缘子、壳体、法兰、接线盘、高压臂和低压臂。壳体为上下两端开口的筒状结构，接线盘置于法兰出线口处，盆式绝缘子和法兰分别与壳体的上端和下端连接，盆式绝缘子、壳体、法兰和接线盘形成气室。高压臂位于气室内且高压端与盆式绝缘子连接、低压端与法兰连接。高压臂包括电阻屏蔽筒、电阻串和电容串，电阻串和电容串通过导线连接且罩设于电阻屏蔽筒内。低压臂的高压端与高压臂的低压端电连接。由于均压陶瓷电阻屏蔽筒设置电阻层，有小电流从高压端流向低压端，再进入法兰，形成一个光滑表面的电气屏蔽结构，其表面的电场强度可以极大降低，并且可以防止屏蔽外部环境对分压器的影响，提供设备测量的稳定性和精度，减小产品体积。本方案还提供一种具有上述分压器的gis设备。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
25.图1为本发明提供的分压器的结构示意图；
26.图2为图1的俯视图；
27.图3为本发明提供的高压臂与盆式绝缘子的电极连接示意图；
28.图4为本发明提供的配gis单相电压测量用互感器的结构示意图；
29.图5为本发明提供的分压器三相电压下的电气原理图；
30.图6为本发明提供的分压器单相电压下的电气原理图。
31.上图中：
32.1-盆式绝缘子；2-躯壳；3-法兰；4-a相高压臂；5-b相高压臂；6-c相高压臂；7-罩壳；8-a相低压臂；9-b相低压臂；10-c相低压臂；11-接线盘；12-触座；13-触头；14-电阻屏蔽筒；15-电阻串；16-电容串；
33.ra-均压电阻；r1a-高压臂电阻；c1a-高压臂电容；r2a-低压臂电阻；c2a-低压臂电容；fa-限幅装置；
34.rb-均压电阻；r1b-高压臂电阻；c1b-高压臂电容；r2b-低压臂电阻；c2b-低压臂电容；fb-限幅装置；
35.rc-均压电阻；r1c-高压臂电阻；c1c-高压臂电容；r2c-低压臂电阻；c2c-低压臂电容；fc-限幅装置。
具体实施方式
36.本发明的核心是提供一种分压器及gis设备，可提高分压器的绝缘性能，并且能够形成电磁干扰保护。
37.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
38.请参考图1-图6，图1为本发明提供的分压器的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为本发明提供的高压臂、电阻屏蔽筒与绝缘盆子的电极连接示意图；图4为本发明提供的配gis单相电压测量用互感器的结构示意图；图5为本发明提供的分压器三相电压下的电气原理图；图6为本发明提供的分压器单相电压下的电气原理图。
39.本发明所提供的一种分压器，包括盆式绝缘子1、壳体2、法兰3、接线盘11、高压臂和低压臂；
40.其中，壳体2为上下两端开口的筒状结构，接线盘11置于法兰3的出线口处，盆式绝缘子1和法兰3分别与壳体2的上端和下端连接，盆式绝缘子1、壳体2、法兰3和接线盘11形成气室，气室内的空隙中填充有绝缘介质；
41.上述气室为配gis用阻容式电压互感器提供一个气室环境，并可以通过盆式绝缘子1与gis其他部件对接。需要说明的是，该气室大多数情况下为独立气室，呈密封状态。但也有可能盆式绝缘子1上有一个开孔，和其他气室相通，该气室为非密封气室。具体地，盆式绝缘子1开设有用于与其他气室连通的通孔。
42.高压臂位于气室内且高压端与盆式绝缘子1连接、低压端与法兰3连接。高压臂包括电阻屏蔽筒14、电阻串15和电容串16，电阻串15和电容串16组成了测量电压的阻容分压器高压臂。电阻串15和电容串16通过导线连接且罩设于电阻屏蔽筒14内。电阻屏蔽筒14的外表面设置有电阻层的均压陶瓷电阻屏蔽筒且其表面光滑。
43.需要说明的是，电阻屏蔽筒14设置有电阻膜，电阻膜的电阻为高阻值，即均压屏蔽电阻器ra，阻容分压器的高压臂安装在其内部。电阻膜的电阻需要根据待测电压值确定，以确保其产生的热量小，又能起到导电、改善电场的作用，又能为设置在其内部的阻容分压器的高压臂起到屏蔽外界干扰的作用。
44.均压陶瓷电阻屏蔽筒上有小电流从高压端流向低压端，再进入法兰，形成一个电气屏蔽结构，其效果一方面可以防止屏蔽外部环境对分压器的影响，另一方面由于其外表面光滑，表面的电场强度可以极大降低。
45.低压臂的高压端与高压臂的低压端电连接。
46.需要说明的是，本发明提供的分压器中将均压陶瓷电阻屏蔽筒套设在阻容分压器的高压臂外部，在带电运行时有以下优点：
47.1、由于均压陶瓷电阻屏蔽筒外表面为光滑的陶瓷圆柱筒形，其表面的电场强度可以极大降低，在壳体内气压为定值时，可以缩小壳体直径，有助于产品小型化。同理，在壳体尺寸一定的情况下，为了保证绝缘能力，相比于无均压陶瓷电阻屏蔽筒方案，绝缘气体气压小。
48.2、高压臂/均压陶瓷电阻屏蔽筒的电势从高压端到低压端逐渐降低，且与gis壳体和其他相的均压屏蔽电阻器棒筒、棒棒同轴电极结构，可以使得设备从高压端到低压端电势均匀减小，改善电位分布情况，提供绝缘性能。
49.3、均压陶瓷电阻屏蔽筒可以防止屏蔽外部环境对阻容分压器的影响，提供设备测量的稳定性和精度。
50.4、相比于配gis用的电磁式和电容式的电压互感器，本方案将阻容分压器很好的融合进gis中，其电气绝缘空间充裕，壳体为直筒式结构，尺寸明显变小。
51.5、可以测量gis中的直流电压或直流电压分量。
52.本方案通过将均压陶瓷电阻屏蔽筒罩设在高压臂上，以改善电场，提高绝缘性，可有效避免分压器高压臂受到外界电磁环境的影响。
53.在具体实施方式中，本方案还包括触座12和触头13，触座12的顶端连接盆式绝缘子1且底端连接触头13的顶端，触头13的底端连接高压臂的高压端。
54.如图1所示，a、b、c三相的高压臂位于气室内，安装在法兰3上，其高压端与盆式绝缘子1的a、b、c三相的电极通过触座12、触头13进行固定和电气连接。
55.盆式绝缘子电极和高压臂高压端之间通过触头13和触座12连接，具有圆弧曲线形状外表面的触座13，可有效改善高压臂高压端的电场，降低高压端电场强度。弹簧触指设置在触座12在与触头13的连接端上。
56.进一步地，电阻屏蔽筒14两端分别设置有上法兰和下法兰，上法兰与触头13电气连接，下法兰与法兰3固定连接。
57.如图3所示，上法兰和下法兰上分别开设通孔，上法兰通过导线与高压臂高压端连接、下法兰通过导线连接低压臂的高压端和高压臂的低压端。
58.在具体实施方式中，还包括绝缘管，电阻串15缠绕于绝缘管外壁上，电阻串15的高压端与电阻屏蔽筒14的高压端电气连接且下端与电阻屏蔽筒14绝缘隔开。
59.如同3所示，电阻串15可以盘绕固定在绝缘管外壁上，电阻串的高压端与均压陶瓷电阻屏蔽筒14的高压端电气连接，电阻串的下端与均压陶瓷电阻屏蔽筒14绝缘隔开，并能承受一定的电压。
60.为了降低电阻串的电感值，电阻串15在绝缘管上正向和反向间隔盘绕，电阻串首尾定在绝缘管两端的法兰上。在实际应用中，电阻串可以在绝缘筒上盘绕一圈后再反方向继续盘绕一圈，如此盘绕降低电感值。当然，也有部分厂家无需无感状态，电阻串沿同一方
向一直从顶部盘绕至底部。
61.在一种具体实施方式中，电容串16为多支电容单元串联而成，电阻串15为多支电阻单元串联而成，电容串16的高压端与电阻串15的高压端电气连接，电容串16的低压端与电阻串15的低压端电气连接，组成高压臂的测量模块。
62.需要说明的是，电容单元可以选取圆柱形陶瓷电容或其他电容，电容之间可以使用导线或金属连接法兰连接。电容串在高压端和低压端分别与绝缘管上法兰、下法兰电气连接。
63.在另一种具体实施方式中，电容串16包括多个串联连接的电容单元，电阻串15包括多个串联连接的电阻单元，一个电容串16与一个电阻串15并联组成一个电阻电容单元，多个相同的电阻电容单元串联组成高压臂的测量模块。第一组电阻电容单元(高压端)与电阻屏蔽筒14的高压端电气连接，最后一组电阻电容单元(低压端)与低压臂的高压端电气连接。
64.上述两种实施方式，电容串16为多支电容单元串联组成，电容串高压端与电阻串高压端电气连接，电容串低压端与电阻串的低压端电气连接，组成阻容分压器的高压臂。电阻串和电容串也可以一组电阻串与一组电容串并联后，再串联组成阻容分压器的高压臂。
65.在优选实施方式中，本方案还包括罩设于低压臂上的罩壳7，罩壳7上部开口，罩壳的开口端与法兰3连接，用于防尘防雨。
66.当然，低压臂可以设置在气室内或气室外，而高压臂位于气室内，高压臂和低压臂组成测量gis内待测电压的阻容分压器。
67.本方案还包括用于检测低压臂输出电压的采集模块。通过采集模块测量低压臂的输出电压，通过计算可以得到待测电压值。采集模块将采集到的数据转换为光信号传输给合并单元，传输至控制保护测量系统。采集模块设置在分压器外部，通过线路与低压臂连接。
68.在具体实施方式中，高压臂和低压臂可以为单相情况，还可以为多相，即两相或三相。
69.当采用单相高压臂和单相低压臂时，该实施案例如图4所示，该方案为配gis单相电压测量用互感器。
70.当采用三相高压臂和三相低压臂时，该实施案例如图1和图2所示，a、b、c三相的高压臂位于气室内，安装在法兰3上，其高压端与盆式绝缘子1的a、b、c三相的电极通过触座12、触头13进行固定和电气连接。高压臂由均压陶瓷电阻屏蔽筒14、电阻串15、电容串16组成。其中电阻串15和电容串16组成了测量电压的阻容分压器高压臂。当然，还可以采用三相高压臂和三相低压臂。无论采用几相高压臂和低压臂，其与盆式绝缘子1、壳体2、法兰3之间的连接方式均相同，具有相同的技术效果。
71.进一步地，每相高压臂包括相互并联的高压臂电阻和高压臂电容，每相低压臂包括相互并联的低压臂电阻和低压臂电容，低压臂上还并联有限幅装置。
72.在低压臂中，限幅装置fa与低压臂电阻r2a和电压臂电容c2a并联，保护在冲击电压下，使得低压臂和采集模块不受大电压冲击。
73.本方案也可用于单相，或两相情况，下面以三相为例对方案进行说明。
74.产品可测量三相电压，共用同一气室。其电气原理图见图5。以a相为例，电压互感
器中r1a、c1a、r2a和c2a组成测量电压的阻容分压器，其中r1a为高压臂电阻，c1a为高压臂电容，r2a为低压臂电阻，c2a为低压臂电容；fa为限幅装置，其与低压臂并联，避免在冲击电压下低压臂和采集模块受大电压冲击；ra为均压屏蔽电阻，采用高压筒形结构的陶瓷电阻器。阻容分压器的高压臂安装在电阻屏蔽筒内部。在带电运行时，电阻屏蔽筒和高压臂的电势从高压端到低压端沿轴向方向同步逐渐降低，直到接近地电位。
75.并且，电阻屏蔽筒外表面为光滑的圆柱形，与gis躯壳和其他相的rb和rc呈棒筒、棒棒同轴电极结构，设备内部的电场强度极大降低，绝缘改善设备内部的绝缘性能。同时，电阻屏蔽筒的ra可以防止屏蔽外部环境对阻容分压器的影响，提供设备测量的稳定性和精度。ra阻值选取时需确保其消耗的功率小，产生热量小，又能起到导电、均匀和屏蔽的作用。
76.在接地方面，电阻屏蔽筒ra低压端安装在与壳体等电位的金属法兰上，与壳体为等电位；阻容分压器低压臂的低压端也与该金属法兰连接，地电位相同。
77.整个电气系统中，r1a
╳
c1a＝r2a
╳
c2a，使得阻容分压器具有很好的响应特性。在设备高压端为交流电压ua时，低压臂输出电压uouta，则ua近似为uouta
╳
c2a/c1a；在设备高压端为直流电压ua时，低压臂输出电压uouta，则ua近似为uouta
╳
r1a/r2a。
78.同理可知，b相和c相工作原理同a相。
79.在一种具体应用实例中，如图1-图2所示，该方案为配gis三相电压测量用互感器。分压器包括盆式绝缘子1、壳体2、法兰3、a相高压臂4、b相高压臂5、c相高压臂6、接线盘11、a相低压臂8、b相低压臂9、c相低压臂10、采集模块以及合并单元。盆式绝缘子1、壳体2、法兰3、接线盘11组成了gis气室。采集模块将采集到的数据转换为光信号传输给合并单元，供控制保护测量系统用。
80.在一种具体应用实例中，如图4所示，该方案为配gis单相电压测量用互感器。分压器包括盆式绝缘子1、壳体2、法兰3、高压臂、低压臂和采集模块。盆式绝缘子1、壳体2、法兰3组成了gis气室。低压臂设置在法兰3的底部，位于气室外。
81.此外，本技术还公开了一种gis设备，包括如上述实施例中公开的分压器，因此，具有该分压器的gis设备也具有上述所有技术效果，在此不再一一赘述。
82.需要说明的是，gis(gas insulated switchgear)是气体绝缘全封闭组合电器的英文简称。gis由分压器、断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件和出线终端等组成，这些设备或部件全部封闭在金属接地的外壳中，在其内部充有一定压力的sf6绝缘气体，故也称sf6全封闭组合电器。
83.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
84.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。