一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置

摘要

本发明公开了一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置，该电压测量装置包括金属传感方片、气体绝缘组合电器、电阻、电缆、测压器以及电压显示器；其中，气体绝缘组合电器包括具有圆柱结构的高压导体和外罐体；金属传感方片是从外罐体的侧表面切割下来的一部分，并且在测量电压之前，将其黏贴在外罐体侧表面的切口处；电阻的一端连接金属传感方片，另一端连接外罐体；电缆一端接电阻，另一端接测压器；电压显示器连接测压器，用于计算并显示高压导体对外罐体的电压值。因此，采用本发明提供的电压测量装置，能够通过测量电阻电压，获取气体绝缘组合电器内高压导体对外罐体的电压值，实现实时监测高压输电线路的运行状态的目的。

权利要求

1.一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置，其特征在于，所述GIS母线电压测量装置包括：金属传感方片、气体绝缘组合电器、电阻、电缆、测压器以及电压显示器；

所述气体绝缘组合电器包括具有圆柱结构的高压导体和外罐体；所述外罐体为所述气体绝缘组合电器的金属外壳；所述高压导体位于所述气体绝缘组合电器的内部；所述外罐体包括侧表面和封闭端；

其中，所述金属传感方片是从所述外罐体的侧表面切割下来的一部分，并且在测量电压之前，将所述金属传感方片黏贴在所述侧表面的切口处；

所述电阻的一端连接所述金属传感方片，所述电阻的另一端连接所述外罐体，且所述电缆一端与所述电阻相连；

所述测压器连接所述电缆的另一端，用于获取电阻电压值；

所述电压显示器连接所述测压器，用于显示高压导体对外罐体的电压值；

所述金属传感方片通过绝缘薄膜与所述侧表面隔开，用于绝缘所述金属传感方片与所述外罐体。

2.根据权利要求1所述的GIS母线电压测量装置，其特征在于，所述绝缘薄膜为聚酰亚胺薄膜。

3.根据权利要求1所述的GIS母线电压测量装置，其特征在于，所述气体绝缘组合电器为圆柱体，并水平放置于距离地面h米高度的架台上。

4.根据权利要求1所述的GIS母线电压测量装置，其特征在于，所述电阻的阻值范围为

0.1MΩ～200MΩ。

5.根据权利要求1所述的GIS母线电压测量装置，其特征在于，所述电缆为同轴电缆。

6.根据权利要求1所述的GIS母线电压测量装置，其特征在于，所述装置还包括金属屏蔽盒；所述金属屏蔽盒，安装在所述侧表面上，使所述电阻和所述金属传感方片安装在所述金属屏蔽盒与所述侧表面之间，与外界隔绝；所述金属屏蔽盒，用于屏蔽外界电磁干扰。

说明书

一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置。

背景技术

[0002] 安全输电、可靠输电、经济输电是现在的主流趋势，并在此主流趋势的推动下，输电技术的不断发展，电网的规模不断扩大、电力系统的电压等级不断升高，尤其是特高压交直流混合输电领域技术的成型与革新。

[0003] 目前，我国已经成功研发出了1000kV交流和±800kV直流混合输电系统，促使我国进入了特高压输电的新阶段。但是，在进入特高压输电的新阶段的同时，也给实时监测电力系统的运行状态和电力设备的检修增加了难度。所以，如何在输电线路运行时实时地监测其状态就显得尤为重要。其中在越来越高的电压等级中能够准确地提取输电线路的状态信息更是重中之重。

[0004] 现有技术中，往往通过电压互感器监测高压输电线路的电压，以实时检测电力系统的运行状态。然而，以变压器为实质的电压互感器在监测高压输电线路的电压，存在很多问题，例如传统的电磁式和电容式电压互感器由于内插铁芯的缘故，在使用中二次侧不能短路、铁芯中会出现磁滞和磁饱和，进而导致了测量线性度低、静态和动态准确范围小、瞬态误差特性不理想等问题；在变电站隔离开关操作过程中，电磁式和电容式互感器容易引发故障。电子式互感器存在晶体半波电压的限制、光源稳定性问题、光学器件连接的稳定性、光传输损耗及分压比的偏移等问题，在一次传感结构和电磁屏蔽等方面存在重大缺陷，容易导致严重的测量误差。另外电压互感器具有变压器体型大、造价昂贵、维护与检修费用高、测量不灵活、损耗大、绝缘要求高等通病。因此，急需一种全新的装置，在摈弃电压互感器的基础上，能够获取高压输电线路运行时的电压值，进而实时监测高压输电线路的运行状态。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供了一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置，是在摈弃传统电压互感器的基础上，通过简单的电压测量装置，测量出气体绝缘组合电器内的高压导体对外罐体的电压值，进而获取高压输电线路运行时的电压值，实现实时监测高压输电线路的运行状态的目的。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

[0007] 一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置，所述GIS母线电压测量装置包括：金属传感方片、气体绝缘组合电器、电阻、电缆、测压器以及电压显示器；所述气体绝缘组合电器包括具有圆柱结构的高压导体和外罐体；所述外罐体为所述气体绝缘组合电器的金属外壳；所述高压导体位于所述气体绝缘组合电器的内部；所述外罐体包括侧表面和封闭端；

[0008] 其中，所述金属传感方片是从所述外罐体的侧表面切割下来的一部分，并且在测量电压之前，将所述金属传感方片黏贴在所述侧表面的切口处；

[0009] 所述电阻的一端连接所述金属传感方片，所述电阻的另一端连接所述外罐体，且所述电缆一端与所述电阻相连；

[0010] 所述测压器连接所述电缆的另一端，用于获取电阻电压值；

[0011] 所述电压显示器连接所述测压器，用于显示高压导体对外罐体的电压值。

[0012] 可选的，所述金属传感方片通过绝缘薄膜与所述侧表面隔开，用于绝缘所述金属传感方片与所述外罐体。

[0013] 可选的，所述绝缘薄膜为聚酰亚胺薄膜或者其他绝缘材料。

[0014] 可选的，所述气体绝缘组合电器为圆柱体，并水平放置于距离地面h米高度的架台上。

[0015] 可选的，所述电阻的阻值范围为0.1MΩ～200MΩ。

[0016] 可选的，所述电缆为同轴电缆。

[0017] 可选的，所述装置还包括金属屏蔽盒；所述金属屏蔽盒，安装在所述侧表面上，使所述电阻和所述金属传感方片安装在所述金属屏蔽盒与所述侧表面之间，与外界隔绝；所述金属屏蔽盒，用于屏蔽外界电磁干扰。

[0018] 根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

[0019] 本发明提供的本发明公开了一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置，该GIS母线电压测量装置包括金属传感方片、气体绝缘组合电器、电阻、电缆、测压器以及电压显示器；其中，气体绝缘组合电器包括高压导体和外罐体；金属传感方片是从外罐体的侧表面切割下来的一部分，并且在测量电压之前，将金属传感方片黏贴在侧表面的切口处；电阻的一端连接金属传感方片，另一端连接外罐体；电缆一端接电阻，另一端与测压器相连；测压器另一端连接电压显示器，用于计算并显示高压导体对外罐体的电压值。因此，采用本发明提供的GIS母线电压测量装置，能够通过测量电阻的电压值，获取气体绝缘组合电器内高压导体对外罐体的电压值，进而获取高压输电线路运行时的电压值，实现实时监测高压输电线路的运行状态的目的。

[0020] 另外，本发明与现有技术相比，摈弃了电压互感器，解决了在实时监测高压输电线路的运行状态时，采用电压互感器，而存在具有变压器体型大、造价昂贵、维护与检修费用高、测量不灵活、损耗大、绝缘要求高等问题。

附图说明

[0021] 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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0022] 图1为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置结构示意图；

[0023] 图2为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置连接关系示意图；

[0024] 图3为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置纵向剖面图；

[0025] 图4为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置横向剖面图；

[0026] 图5为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置部分纵向剖面图。

具体实施方式

[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 本发明的目的是提供了一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置，能够实时监测气体绝缘变电站高压母线的运行状态。

[0029] 为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0030] 图1为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置结构示意图，图2为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置连接关系示意图；图3为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置纵向剖面图；图4为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置横向剖面图；图5为本发明实施例建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置部分纵向剖面图。如图1所示，本发明提供的一种建立在低压罐体侧表面的GIS母线电压测量装置，包括：金属传感方片101、气体绝缘组合电器102、电阻103、电缆104、测压器105以及电压显示器106；图2为本发明实施例具体电压测量装置连接关系示意图，如图2所示，包括金属传感方片101、气体绝缘组合电器102、电阻103、电缆104、测压器105、绝缘层203；其中，气体绝缘组合电器102包括高压导体201和外罐体202；如图3所示，包括高压导体201、外罐体202、金属传感方片101；如图4所示，包括高压导体201、外罐体202、金属传感方片101以及金属屏蔽盒401；如图5所示，包括电阻103、金属屏蔽盒401、电缆104。

[0031] 所述气体绝缘组合电器102包括具有圆柱结构的高压导体201和外罐体202；所述外罐体202为所述气体绝缘组合电器102的金属外壳；所述高压导体201位于所述气体绝缘组合电器102的内部；所述外罐体202包括侧表面和封闭端；所述金属传感方片101是从所述外罐体202侧表面切割下来的一部分，并且在测量电压之前，将所述金属传感方片101黏贴在所述外罐体202侧表面的切口处；所述电阻103的一端连接所述金属传感方片101，所述电阻103的另一端连接所述外罐体202，且所述电缆104一端连接所述电阻103；所述测压器105连接所述电缆104的另一端，用于获取电阻电压值；所述电压显示器106连接所述测压器105，用于根据所述电阻电压值，计算并显示高压导体对外罐体的电压值。

[0032] 所述金属传感方片101通过绝缘层203与所述外罐体202侧表面隔开，用于防止所述金属传感方片101与所述外罐体202通电。

[0033] 所述绝缘层203为聚酰亚胺薄膜或者其他绝缘材料。

[0034] 所述气体绝缘组合电器102为圆柱体，并水平放置于距离地面h米高度的架台上，并接地。

[0035] 所述电阻103的阻值范围为0.1MΩ～200MΩ。

[0036] 所述电缆104为同轴电缆。

[0037] 该装置还包括金属屏蔽盒401；所述金属屏蔽盒401，安装在所述外罐体202侧表面，使所述电阻103和所述金属传感方片101安装在所述金属屏蔽盒与所述外罐体202侧表面之间，与外界隔绝；所述金属屏蔽盒401，用于屏蔽外界电磁干扰。

[0038] 为了更好的使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过分步骤来公开电压测量装置的制作过程，具体为

[0039] 第一步：测量电压之前，首先在外罐体202的侧表面切割下来一个金属传感方片101，在侧表面切口处涂上聚酰亚胺薄膜，将金属传感方片101黏贴在外罐体202的侧表面切口处；在侧表面切口处涂上聚酰亚胺薄膜，用于防止金属传感方片与外罐体通电。

[0040] 第二步：将电阻103的一端连接金属传感方片101，另一端连接外罐体202，并用电缆104并联所述电阻103。

[0041] 第三步：将测压器105连接电缆104，电压显示器106连接测压器105。

[0042] 当气体绝缘组合电器102通电后，测压器105会获取电阻103的电压值并将其电压值发送至电压显示器106；然后电压显示器106，根据此电压值，计算并显示高压导体对外罐体的电压值。

[0043] 其中，电压显示器106是根据公式(1)来确定高压导体对外罐体的电压值，公式(1)为：

[0044]

[0045] 其中，U2表示高压导体的电压值，U1电阻电压值，R表示电阻值，f表示频率，ε0表示气体绝缘组合电器的气体介电常数，r1表示高压导体半径，r2表示外罐体半径，p表示金属传感方片的周向长度，l表示金属传感方片的轴向长度。

[0046] 本发明通过简单的测量电压装置，得到电阻电压值，根据此电压值，测量出高压导体对外罐体的电压值，进而获取高压输电线路运行时的电压值，达到实时监测高压输电线路的运行状态的目的。且本实施例提供的测量装置，安装在外罐体的外侧面，测压时，无需其他操作，直接就可以测压；体积小，成本低，不会因隔离开关操作发生故障等。另外，将测压装置安装在外罐体的外侧面，不影响气体绝缘组合电器的检查与维修，简化了气体绝缘组合电器的主体设计。

[0047] 为了验证本发明的提供的电压测量装置能够精确的获取高压输电线上的电压值，现用以下实施例来证明。

[0048] 实施例一

[0049] 在高压导体201施加峰值电压为50kV(即高压输电线上的电压值为50kV)，高压导体201的直径为110mm，外直径为130mm，长度为800mm；外罐体202的直径为317mm，外直径为325mm，长度为500mm；电阻103的选取与金属传感方片的面积、实际情况有关；为了方便测量，根据高压母线电压可设定测量电阻值。若电阻103的电压为1V最优，则不同电阻值对应的金属传感方片的面积，如表1所示；不同金属传感方片的面积对应的电阻值，如表2所示。

[0050] 表1电阻电压为1V条件下不同电阻值对应的金属传感方片的面积

[0051]

[0052] 表2电阻电压为1V条件下不同金属传感方片的面积对应的电阻值

[0053]

[0054] 选取表1中第一组数据，即电阻103的阻值为0.1MΩ，金属传感方片的周向p为101.68mm，轴向l为100mm，金属传感方片的测量电压值U1为1V经过公式(1)计算可得出，高压导体的电压值U2为49.89kV，测量精度可达99.78％，相位角误差为0.155度。因此，通过本实施例可以验证本发明提供一种基于GIS低压罐体侧表面的电压测量装置，能够精确的获取高压输电线路运行时的电压值，且能够实现实时监测高压输电线路的运行状态的目的。

[0055] 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。

[0056] 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；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。