CN103348425B - 仪表用变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种仪表用变压器,包括:金属接头部(3);圆筒状的中间电极(5a~5c),该中间电极(5a~5c)经由环状的绝缘构件(10)安装于金属接头部(3)的孔部(20a~20c)的周边部上,并包围中心导体(2a~2c)的外周;大致圆筒状的接地屏蔽件(4a~4c),该接地屏蔽件(4a~4c)分别被配置成沿轴线方向与中间电极(5a~5c)相邻;以及绝缘密封端子,该绝缘密封端子安装于设置在金属容器(1)的侧面的支管上,并保证气密性地引出分别与中间电极(5a~5c)相连接的引线,中间电极(5a~5c)的内径分别比接地屏蔽件(4a~4c)的内径要大。
Description
技术领域
本发明涉及应用于三相一体型气体绝缘开关装置中的仪表用变压器。
背景技术
三相一体型气体绝缘开关装置中,在封入有绝缘气体的金属容器内一并收纳有三相导体。仪表用变压器对各相导体的电压进行测量。应用于三相一体型气体绝缘开关装置中的仪表用变压器有的采用利用同轴地将各相导体包围的呈环状的中间电极的结构(例如,参照专利文献1的图8)。在这样的结构中,一般自相的中间电极较容易受到他相导体的电场影响,从而由于他相的感应电压而使测定误差变大,因而一般并不适用于要求较高测量精度的情况。
因此,专利文献1的图1所述的仪表用变压器中,在金属容器的侧壁部上分别与各相导体相对的位置上设置有作为中间电极收纳室的支管,并在各支管内配置有各相的中间电极。在这样的结构中,可以减小他相电场的影响,从而提高各相电压的测量精度。
此外,专利文献2中也公开了一种仪表用变压器,该仪表用变压器设置有分别包围各相导体的筒状接地屏蔽件,并在各接地屏蔽件的内侧配置有围绕导体的筒状的中间电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本实用新型专利实开平5-6376号公报
专利文献2:日本专利特开平2-115770号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,例如专利文献1的图8的仪表用变压器中,具有如下问题:即,由于自相的中间电极受到他相导体的电场影响,使得由他相感应电压所引起的误差增大,由此难以正确地测量各相电压。
此外,专利文献1的图1的仪表用变压器中,由于各相的中间电极仅与各自的对应相的导体相对,因此若与例如专利文献1的图8那样在导体的周围同轴地配置有中间电极的结构相比较,则电压检测的灵敏度有所降低,由此,可能限制了在要求更高精度的情况中的使用。此外,该结构中,需要在各相均设置中间电极收纳用的支管,因此仪表用变压器不得不在金属容器中设置三根支管。
此外,专利文献2的仪表用变压器中,由于在接地屏蔽件的内侧且靠导体一侧配置中间电极,因此需要确保中间电极和导体之间的绝缘距离,从而存在金属容器的径向尺寸变大的问题。
本发明是鉴于上述而完成的,其目的在于提供一种应用于三相一体型气体绝缘开关装置中的仪表用变压器,该仪表用变压器能够缓和他相导体的电场的影响,从而能够高精度地检测出自相的电压,并能使金属容器的径向尺寸变小。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题,达到目的,本发明所涉及的仪表用变压器适用于在封入有绝缘气体的圆筒状金属容器内沿着该金属容器的轴线方向收纳有三相的中心导体的三相一体型气体绝缘开关装置,并对分别施加在所述三相的中心导体上的电压进行测量,其特征在于,包括:金属接头部,该金属接头部安装于所述金属容器中,并形成有分别由所述三相的中心导体贯通的三个孔部;圆筒状的中间电极,该中间电极经由环状的绝缘构件安装于所述金属接头部的各个孔部的周边部上,并分别被配置成包围贯通所述各孔部的各相的中心导体的外周;大致圆筒状的接地屏蔽件,该接地屏蔽件分别被配置成沿着所述轴线方向与各相的中间电极相邻,并与该中间电极同轴,以使该接地屏蔽件包围贯通该中间电极的中心导体的外周;以及绝缘密封端子,该绝缘密封端子安装于设置在所述金属容器的侧面的支管上,并保证气密性地引出分别与所述各相的中间电极相连接的引线,所述各相的中间电极的内径比在所述轴线方向上与该中间电极相邻的所述接地屏蔽件的内径要大。
发明效果
根据本发明,提供一种应用于三相一体型气体绝缘开关装置中的仪表用变压器,能起到以下效果:能通过缓和他相导体的电场的影响,从而高精度地检测出自相电压,并能使金属容器的径向尺寸变小。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的仪表用变压器的横向剖面结构的图。
图2是沿图1的A-A线的纵向剖面结构图。
图3是图2的B部分的细节图。
图4是将图3的一部分放大的图。
图5是表示施加电压的模式的图。
图6是表示d尺寸和由他相感应所引起的误差以及静电电容α的关系的图。
图7是表示实施方式2所涉及的仪表用变压器的纵向剖面结构的一部分的图。
图8是表示b尺寸和由他相感应所引起的误差以及静电电容α的关系的图。
图9是表示实施方式3所涉及的仪表用变压器的纵向剖面结构的一部分的图。
图10是表示对于接地屏蔽件4a的轴线方向的长度D,由他相感应所引起的误差的图。
图11是沿A-A线的另一个纵向剖面结构图。
图12是图11的B部分的细节图。
具体实施方式
下面,基于附图对本发明所涉及的仪表用变压器的实施方式进行详细说明。另外,本发明并不由这些实施方式所限定。
实施方式1
图1是表示本实施方式所涉及的仪表用变压器的横向剖面结构的图,图2是沿图1的A-A线的纵向剖面结构图,图3是图2的B部分的细节图。
图1~图3中示出了三相一体型气体绝缘开关装置中所使用的仪表用变压器的结构。在封入有例如SF6气体等绝缘气体的呈筒状的金属容器1内,一并地收纳有三相的中心导体2a~2c。金属容器1例如是圆筒状,且接地。在金属容器1的中心轴方向上分别延伸设置有中心导体2a~2c。由于金属容器1的中心轴与中心导体2a~2c各自的中心轴相互平行,因此以下将这些中心轴的方向简单称为“轴线方向”。中心导体2a~2c是作为高压充电部的主电路导体。中心导体2a~2c例如配置在等边三角形的顶点。中心导体2a~2c也可以例如配置在等腰三角形的顶点。另外,中心导体2a~2c由未图示的绝缘支承体(例如绝缘间隔件)所支承。此外,图1中,中心导体2a~2c的剖面示为实心,但例如也可以呈圆管状。
本实施方式的仪表用变压器包括:金属接头部3,该金属接头部3例如大致呈圆板状,且具有分别由中心导体2a~2c贯通的孔部20a~20c;中间电极5a,该中间电极5a经由绝缘构件10安装于金属接头部3的孔部20a的周边部,并被配置成与中心导体2a同轴,以使该中间电极5a包围中心导体2a的外周;接地屏蔽件4a,该接地屏蔽件4a沿着轴线方向以与中间电极5a相邻的方式进行配置,并被配置成与中心导体2a同轴,以使该接地屏蔽件4a包围中心导体2a的外周;信号线6a,该信号线6a是与中间电极5a相连接的引线;中间电极5b,该中间电极5b经由绝缘构件10安装于金属接头部3的孔部20b的周边部,并被配置成与中心导体2b同轴,以使该中间电极5b包围中心导体2b的外周;接地屏蔽件4b,该接地屏蔽件4b沿着轴线方向以与中间电极5b相邻的方式进行配置,并被配置成与中心导体2b同轴,以使该接地屏蔽件4b包围中心导体2b的外周;信号线6b,该信号线6b是与中间电极5b相连接的引线;中间电极5c,该中间电极5c经由绝缘构件10安装于金属接头部3的孔部20c的周边部,并被配置成与中心导体2c同轴,以使该中间电极5c包围中心导体2c的外周;接地屏蔽件4c,该接地屏蔽件4c沿着轴线方向以与中间电极5c相邻的方式进行配置,并被配置成与中心导体2c同轴,以使该接地屏蔽件4c包围中心导体2c的外周;信号线6c,该信号线6c是与中间电极5c相连接的引线;绝缘气密端子7,该绝缘气密端子7被安装于设置在金属容器1的侧面的支管14上,并保证气密性地将信号线6a~6c引出到金属容器1的外部;以及AD转换部8,该AD转换部8与上述绝缘气密端子7相连接,根据经由信号线6a~6c输出的中间电极5a~5c的各电压值来检测出中心导体2a~2c的各电压值之后,将这些检测到的电压值转换成数字信号并将其输出。
本实施方式的仪表用变压器中,将与金属容器1电绝缘的中间电极5a~5c各自的感应电压导出到外部,并根据这些感应电压计算出中心导体2a~2c各自的电压,从而构成所谓的电容分压器。例如,中心导体2a与中间电极5a之间的静电电容、和中间电极5a与金属容器1之间的静电电容对中心导体2a的电压进行分压,以作为中间电极5a的电压。因此,如果预先求得中心导体2a与中间电极5a之间的静电电容,则能通过检测出中间电极5a的电压来检测出中心导体2a的电压。另外,实际上,为了使中间电压5a上的感应电压为适当的电压值,例如可以在绝缘气密端子7和金属容器1之间设置调整电容器(未图示)等。中心导体2b、2c也是一样。
金属接头部3例如呈现为直径稍微比金属容器1的内径要小的圆板状,并通过接合部9与金属容器1相接合。金属接头部3具有根据中心导体2a~2c的配置而形成的三个孔部20a~20c,孔部20a~20c分别具有比中心导体2a~2c的外径要大的直径。此外,中心导体2a~2c被配置成任一个均不与金属接头部3相接触。中心导体2a~2c经由各孔部20a~20c,大致垂直地贯通金属接头部3。
金属接头部3的孔部20a的周边部上安装有大致呈环状的绝缘构件10,例如呈圆筒状的中间电极5a经由该绝缘构件10并以包围中心导体2a的外周的方式被安装于金属接头部3上。即,中间电极5a通过绝缘构件10与金属容器1电绝缘。中间电极5a及绝缘构件10例如利用螺栓等安装于金属接头部3上。同样的,金属接头部3的孔部20b的周边部上安装有大致呈环状的绝缘构件10,并且例如呈圆筒状的中间电极5b经由该绝缘构件10并以包围中心导体2b的外周的方式安装于金属接头部3上。即,中间电极5b通过绝缘构件10与金属容器1电绝缘。中间电极5b及绝缘构件10例如利用螺栓等安装于金属接头部3上。同样的,金属接头部3的孔部20c的周边部上安装有大致呈环状的绝缘构件10,例如呈圆筒状的中间电极5c经由该绝缘构件10并以包围中心导体2c的外周的方式安装于金属接头部3上。即,中间电极5c通过绝缘构件10与金属容器1电绝缘。中间电极5c及绝缘构件10例如利用螺栓等安装于金属接头部3上。另外,对绝缘构件10标注了相同的标号,但从上述说明及图1、图2中可知,与中间电极5a~5c相对应地设置有三个绝缘构件。
接地屏蔽件4a例如大致呈圆筒状,被配置成与中心导体2a同轴,以使其包围中心导体2a的外周。接地屏蔽件4a被配置成沿轴线方向与中间电极5a相邻。接地屏蔽件4a在靠中间电极5a一侧的那一端形成有凸缘部41,而与中间电极5a相反一侧的另一端则是用于缓和电场集中并呈现为以规定曲率平滑地向外周延伸的形状的弯曲部42。在图示例中,设置有一对接地屏蔽件4a,该对接地屏蔽件4a配置于中间电极5a的两侧,并在轴线方向夹持中间电极5a。此处,一对接地屏蔽件4a中的一个接地屏蔽件被配置成其凸缘部41与中间电极5a的一个端部隔着空隙部13相对,一对接地屏蔽件4a中的另一个接地屏蔽件则被配置成其凸缘部41位于金属接头部3的与配置有绝缘构件10的面相对的面上,一对接地屏蔽件4a都通过例如螺栓等安装于金属接头部3上。例如,利用长度比中间电极5a的轴线方向长度还要长的螺栓11将上述一个接地屏蔽件4a安装到金属接头部3上。空隙部13是使上述一个接地屏蔽件4a与中间电极5a绝缘的气体间隙。中间电极5a通过绝缘构件10以及空隙部13与金属容器1绝缘。三相一体型气体绝缘开关装置中,自相的中间电极5a会受到他相的中心导体2b、2c的电场的影响,但接地屏蔽件4a能够缓和由他相的中心导体2b、2c所产生的电场的影响。另外,由于接地屏蔽件4b、4c也是一样,因此此处省略说明。
中间电极5a的内径例如比接地屏蔽件4a的内径要大。同样,中间电极5b的内径也例如比接地屏蔽件4b的内径要大,而中间电极5c的内径也例如比接地屏蔽件4c的内径要大。图4是将图3的一部分放大后的图,中间电极5a的内径比接地屏蔽件4a的内径要大,d=(中间电极5a的内径-接地屏蔽件4a的内径)/2>0。
此处,对分别将中间电极5a~5c的内径设定得比接地屏蔽件4a~4c的内径要大的效果进行说明。图5是表示施加电压的模式的图,用于说明中间电极5a与中心导体2a之间的静电电容因中心导体2b、2c的电压的影响而产生的变化。对于施加电压(1),在中心导体2a的电压为100%,而中心导体2b、2c的电压均为0%的情况下,中间电极5a与中心导体2a之间的静电电容为α(F)。即,α表示在没有来自中心导体2b、2c的电场影响时的静电电容。与此相对,对于施加电压(2),在中心导体2a的电压为100%,而中心导体2b、2c的电压均为-50%的情况下,中间电极5a与中心导体2a之间的静电电容为β(F)。即,β表示在来自他相即中心导体2b、2c的电场影响为最大时的静电电容。于是,基于中间电极5a的电压,中心导体2a的电压测量值由他相感应所引起的误差可如下定义:
因他相感应而引起的误差(%)=(α-β)/α×100…(1)
即,在(1)式中,利用来自他相的电场影响为最大时的静电电容β、及不受来自他相的电场影响时的静电电容α,来评价由他相感应所引起的误差。另外,关于(1)式的定义,中间电极5b、5c也相同。例如,基于中间电极5b的电压,中心导体2b的电压测量值由他相感应所引起的误差通过中心导体2b的电压为100%且中心导体2a、2c的电压均为0%时的静电电容α、以及中心导体2b的电压为100%且中心导体2a、2c的电压均为-50%时的静电电容β,利用(1)式来定义。
图6是表示由他相感应所引起的误差及静电电容α对于d=(中间电极5a的内径-接地屏蔽件4a的内径)/2的图。实线表示由他相感应所引起的误差,而虚线表示静电电容α。如图6所示,可知随着d尺寸的增大,静电电容α会减小,但由他相感应所引起的误差也减小。因此,通过设定d>0,能抑制由他相感应所引起的误差,从而能够更正确地测量自相的中心导体2a的电压。另外,图6对于中间电极5b、5c自然也成立。
如以上说明的那样,根据本实施方式,由于中间电极5a~5c的内径均设定得比接地屏蔽件4a~4c的内径要大,因此能抑制由他相的中心导体所产生的电场的影响,从而能够以更高的精度测量自相的中心导体的电压。
此外,根据本实施方式,由于中间电极5a~5c均被配置成围绕中心导体2a~2c的圆筒状,例如与专利文献1的图1的中间电极相比面积较大,因此,提高了电压检测的灵敏度。此外,专利文献1的图1中,需要在金属容器中设置三根中间电极收纳用的支管,而在本实施方式中,支管14的个数可以是一个,因此金属容器1的加工得到简化。
此外,专利文献2的仪表用变压器中,由于在接地屏蔽件的内侧且靠导体一侧配置中间电极,因此需要确保中间电极和导体之间的绝缘距离,从而存在使金属容器的径向尺寸变大的问题。与之相对,本实施方式中,由于中间电极5a~5c的内径均设定得比接地屏蔽件4a~4c的内径要大,因此与专利文献2的仪表用变压器相比,能够减小金属容器1的径向尺寸。
此外,根据本实施方式,由于中间电极5a与接地屏蔽件4a被配置成沿轴线方向相邻,中间电极5b与接地屏蔽件4b被配置成沿轴线方向相邻,中间电极5c与接地屏蔽件4c被配置成沿轴线方向相邻,因此与专利文献2的仪表用变压器那样在接地屏蔽件的内侧配置有中间电极的结构相比,可确保绝缘距离,并能使金属容器1的径向尺寸变小。
此外,根据本实施方式,由于例如一对接地屏蔽件4a中的一个接地屏蔽件与中间电极5a之间设置有作为气体间隙的空隙部13,因此无需像一对接地屏蔽件4a中的另一个接地屏蔽件与中间电极5a那样在其之间设置绝缘构件10,从而能够省略中间电极5a单侧的绝缘构件,使结构简化。另外,也可以是如下结构:不设置空隙部13,而是在一对接地屏蔽件4a的两个接地屏蔽件与中间电极5a之间均设置绝缘构件。图11是沿A-A线的另一个纵向剖面结构图,图12是图11的B部分的细节图。如图11以及图12所示,中间电极5a与金属接头部3之间例如配置有环状的绝缘构件10,并且一对接地屏蔽件4a中的一个接地屏蔽件与中间电极5a之间例如配置有环状的绝缘构件12。图11以及图12的结构除简化了上述结构以外,具有与本实施方式相同的效果。另外,中间电极5b、5c也是一样。
此外,根据本实施方式,由于在轴线方向的两侧配置有夹持着中间电极5a的接地屏蔽件4a,因此能够抑制由他相的中心导体2b、2c所产生的电场的影响,从而能高精度地测量自相的中心导体2a的电压。另外,优选将接地屏蔽件4a配置于中间电极5a两侧的结构,但也可仅配置于中间电极5a的任一单侧。另外,中间电极5b、5c也是同样。
在未设置接地屏蔽件4a的情况下,需要对金属接头部3周边的电场进行缓和。如本实施方式所述,通过设置接地屏蔽件4a,能够实现缓和金属接头部3周边的电场,并缓和由他相的中心导体2b、2c所产生的电场的影响。另外,中间电极5b、5c也是同样。
实施方式2
图7是表示实施方式2所涉及的仪表用变压器的纵向剖面结构的一部分的图,是要与图4进行对比的图。本实施方式中,以实施方式1的结构为基础,进一步对中间电极5a~5c的内径与绝缘构件10的内径的关系进行了规定。即,如图7所示,位于金属接头部3与中间电极5a之间的环状的绝缘构件10的内径比中间电极5a的内径要小(参照P区域),b=(中间电极5a的内径-绝缘构件10的内径)/2>0。另外,同样的关系对于中间电极5b和与该中间电极5b相接触的绝缘构件10、以及中间电极5c和与该中间电极5c相接触的绝缘构件10也均成立。与之相对,实施方式1中,绝缘构件10的内径与中间电极5a的内径大致相等。另外,本实施方式的其他结构与实施方式1相同。
图8是表示由他相感应所引起的误差及静电电容α对于b=(中间电极5a的内径-绝缘构件10的内径)/2>0的图。实线表示由他相感应所引起的误差,而虚线表示静电电容α。如图8所示,可知随着b尺寸的增大,静电电容α会减小,但由他相感应所引起的误差也减小。因此,通过设定b>0,可抑制由他相感应所引起的误差,从而能更正确地测定自相的中心导体2a的电压。另外,图8对于中间电极5b、5c自然也成立。
根据本实施方式,由于中间电极5a~5c的内径均设定得比绝缘构件10的内径要大,因此可抑制由他相的中心导体所产生的电场的影响,从而能高精度地测量自相的中心导体的电压。本实施方式的其他效果与实施方式1相同。
实施方式3
图9是表示本实施方式所涉及的仪表用变压器的纵向剖面结构的一部分的图,是要与图4进行对比的图。本实施方式中,以实施方式1的结构为基础,进一步对例如中间电极5a的轴线方向长度和接地屏蔽件4a的轴线方向长度的关系进行了规定。即,如图9所示,在将中间电极5a的轴线方向长度设为C,将接地屏蔽件4a的轴线方向长度设为D时,在本实施方式中满足D≥C。另外,同样的关系对于中间电极5b和接地屏蔽件4b、以及中间电极5c和接地屏蔽件4c也均成立。
图10是表示由他相感应所引起的误差对于接地屏蔽件4a的轴线方向长度D的图。图10中示出了对于C尺寸为小、中、大的三种情况,D尺寸与由他相感应所引起的误差之间的关系。此外,以Q来表示由他相感应所引起的误差的目标值。目标值Q是若误差在该值以下,则电压的测量精度处于所要求的规格内的值。如图10所示,可知随着D尺寸的增大,由他相感应所引起的误差也会减小。对C尺寸为小、中、大的三种情况进行比较,则C尺寸越大误差越小。因此,如果使接地屏蔽件4a的轴线方向长度较长,则能抑制由他相感应所引起的误差,若对接地屏蔽件4a的轴线方向长度与中间电极5a的轴线方向长度进行对比,则例如设定D≥C时较为有效。
此外,图10中,在R所表示的区域中,由他相感应所引起的误差均大致与目标值Q相等,而与C尺寸为大、中、小的三种情况无关。另外,上述说明对接地屏蔽件4b与中间电极5b的关系、以及接地屏蔽件4c与中间电极5c的关系自然也成立。
根据本实施方式,由于将接地屏蔽件4a的轴线方向的长度设为中间电极5a的轴线方向的长度以上等,因此可抑制由他相的中心导体所产生的电场的影响,从而能高精度地测量自相的中心导体的电压。
另外,如图9所式,接地屏蔽件4a的径向长度(凸缘部的径向长度)例如比中间电极5a的径向长度要长。
本实施方式的其他效果与实施方式1、2相同。此外,本实施方式也可与实施方式2相组合。
工业上的实用性
如上所示,本发明作为应用于三相一体型气体绝缘开关装置中的仪表用变压器具有实际效果。
标号说明
1金属容器
2a~2c中心导体
3金属接头部
4a~4c接地屏蔽件
5a~5c中间电极
6a~6c信号线
7绝缘气密端子
8AD转换部
9接合部
10、12绝缘构件
11螺栓
13空隙部
14支管
20a~20c孔部
41凸缘部
42弯曲部
Claims (5)
1.一种仪表用变压器,适用于在封入有绝缘气体的圆筒状金属容器内沿着该金属容器的轴线方向收纳有三相的中心导体的三相一体型气体绝缘开关装置,并对分别施加在所述三相的中心导体上的电压进行测量,其特征在于,包括:
金属接头部,该金属接头部安装于所述金属容器中,并形成有分别由所述三相的中心导体贯通的三个孔部;
圆筒状的中间电极,该圆筒状的中间电极经由环状的绝缘构件而安装于所述金属接头部的各孔部的周边部上,并分别被配置成包围贯通所述各孔部的各相的中心导体的外周;
大致呈圆筒状的接地屏蔽件,该大致呈圆筒状的接地屏蔽件分别被配置成沿着所述轴线方向与各相的中间电极相邻,并与该中间电极同轴,以使该接地屏蔽件包围贯通该中间电极的中心导体的外周;
以及绝缘密封端子,该绝缘密封端子安装于设置在所述金属容器的侧面的支管上,并保证气密性地引出分别与所述各相的中间电极相连接的引线,
所述各相的中间电极的内径比在所述轴线方向上与该中间电极相邻的所述接地屏蔽件的内径要大。
2.如权利要求1所述的仪表用变压器,其特征在于,
所述接地屏蔽件夹持所述中间电极而配置在所述轴线方向的两侧。
3.如权利要求2所述的仪表用变压器,其特征在于,
配置于所述中间电极的单侧的所述接地屏蔽件与所述中间电极之间设置有气体间隙。
4.如权利要求1所述的仪表用变压器,其特征在于,
所述中间电极的内径比所述绝缘构件的内径要大。
5.如权利要求1所述的仪表用变压器,其特征在于,
所述接地屏蔽件的所述轴线方向的长度在与该接地屏蔽件相邻的所述中间电极的所述轴线方向的长度以上。
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