CN104111367A - 一种特高压直流电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明一种特高压直流电压互感器，包括底座、分压器、绝缘子、盖板和荧光光纤测温装置；分压器设置在下端的底座、中部的绝缘子、上端的盖板围成的密闭气室中，密闭气室内部填充SF气体；荧光光纤测温装置包括依次连接的荧光光纤温度传感器、转接光纤、荧光光纤测温仪、光纤转换器和PC机；荧光光纤温度传感器沿分压器高度方向均匀固定在分压器上，并通过密封固定在底座上的贯通器与转接光纤连接。通过设置的荧光光纤测温装置实时监测密闭气室中分压器的温度，检测到直流电压互感器内部的温度；配合均匀固定在分压器上的荧光光纤温度传感器，能够全面可靠的进行温度监测，以及整个温度监测采用光学信号传输，不受高电压、强电磁干扰的影响。

Description

一种特高压直流电压互感器

技术领域

本发明属于高压输电设备领域，涉及一种特高压直流电压互感器。

背景技术

直流输电在大功率超高压远距离输电、电缆输电以及非同期联网等方面显示出比交流电更多的优点，直流电压互感器作为极线电压的测量装置，是直流输电中必不可少的设备。直流电压互感器采用阻容分压原理，获得一个小的电压信号，其分压单元为分压器，分压器由大量的电阻、电容构成，电阻、电容具有足够高的热稳定性。由于单个电阻、电容的功率是一定的，随着输送电电压等级的提高，组成分压器的电阻、电容数量增多。电压等级比较低时，对电阻、电容的热稳定性要求比较低；当电压等级达到特高压时，分压器由大量的电阻、电容组成，其内部将产生大量的热量，而直流电压互感器的散热面积比较小，与环境达到热平衡后的温度比较高，由于温升带来的对电阻电容的热稳定性的考验随之产生，其电阻电容使用的安全可靠性也在降低，由温升带来的电阻、电容测量的准确性也在降低。现有的监测电压互感器运行过程中内部的温度由热模拟法获得，存在温度模拟误差大、不能实时监测等问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种能够实时监测温度变化，测量准确的特高压直流电压互感器。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种特高压直流电压互感器，包括底座、分压器、绝缘子、盖板和荧光光纤测温装置；分压器设置在下端的底座、中部的绝缘子、上端的盖板围成的密闭气室中，密闭气室内部填充SF₆气体；所述的荧光光纤测温装置包括依次连接的荧光光纤温度传感器、转接光纤、荧光光纤测温仪、光纤转换器和PC机；荧光光纤温度传感器沿分压器高度方向均匀固定在分压器上，并通过密封固定在底座上的贯通器与转接光纤连接。

优选的，分压器下端固定在底座上，上端通过支撑板固定在绝缘子上；分压器上端通过导体与盖板连接。

进一步，分压器由若干逐层串联安装的分压单元组成，每个分压单元包含并联设置的若干个电阻和一个电容，电阻和电容两侧分别用法兰固定；每个分压单元的法兰依次相互对接串联。

进一步，荧光光纤温度传感器包括依次连接的光连接器、连接光纤和温度传感探针；光连接器与对应的贯通器连接，温度传感探针固定在电阻或电容上。

再进一步，连接光纤包括光纤以及依次设置在光纤外层的内护套和螺旋护套。

再进一步，温度传感探针由稀土感温材料制成。

再进一步，分压器上设置的荧光光纤温度传感器共有六根；两根温度传感探针固定在顶端的分压单元中的电阻与电容上，两根温度传感探针固定在中间的分压单元中的电阻与电容上，两根温度传感探针固定在底部的分压单元中的电阻与电容上。

优选的，贯通器通过贯通器板与底座固定连接；贯通器通过螺纹孔固定在贯通器板上，并通过套设在贯通器上的密封垫密封；贯通器板与底座之间通过设置的密封圈密封固定。

进一步，贯通器两端为光连接器，内部嵌入有连接两端光连接器的光学组件；两端的光连接器分别连接荧光光纤温度传感器和转接光纤。

再进一步，光连接器采用ST型光连接器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明通过设置的荧光光纤测温装置能够实时监测密闭气室中分压器的温度，从而能够检测到直流电压互感器内部的温度；并配合均匀固定在分压器上的荧光光纤温度传感器，能够全面可靠的进行温度监测，以及整个温度监测采用光学信号传输，因此不受高电压、强电磁干扰的影响，能够准确的判断检测到的温度是否超出了分压器的正常工作温度，保障直流电压互感器的安全运行；荧光光纤温度传感器将感应到的温度转化为光信号经转接光纤传递到荧光光纤测温仪，荧光光纤测温仪对温度光信号进行调制和解调，再传输到光纤转换器中进行光电转换，光纤转换器再将转换后的温度电信号传输到PC机上，在PC机上显示出直流电压互感器内部各荧光光纤温度传感器测量的温度。本发明不仅能够用于对特高压直流电压互感器进行监测，而且还能够用于对采用热模拟法得到的内部温度曲线进行验证。

进一步，通过分压器在密闭气室中上下端的连接设置，保证了能够起到连接高压与地，起到分压的作用。

进一步的，利用法兰相互对接的串联组成分压器，从而能够方便的对分压器的容量进行调整，也利于维护和荧光光纤温度传感器测温点的布置

进一步的，通过对连接光纤外部护套的组合设置，保证了其在密闭气室中的耐高温和耐SF₆气体环境，延长了寿命，保证了工作的稳定性，并通过对温度传感探针的选择，确保了对温度感应的灵敏度，缩短了反应时间。

进一步的，通过对测温点的均匀设置，具体的分别在上下两端及中间的设置，从而可以监测直流电压互感器内部不同部位的温度，保证监测的准确可靠。

进一步的，利用贯通器板实现对若干贯通器的统一定位和安装，能够根据不同需要调整贯通器的数量；并且通过密封圈保证贯通器板与底座的密封，利用密封垫保证了贯通器与贯通器板连接的密封，从而使本发明具有长期可靠的密封性，提高了其分压性能的稳定性。

进一步的，通过对贯通器和光连接器的结构的设置，在保证密闭气室密封性能的同时，使得荧光光纤测温装置的安装方便和维护简单，提高了安装精度，降低了劳动强度。

附图说明

图1为本发明实例中所述的结构示意图。

图2为图1中I处的结构放大图。

图3为本发明实例中分压单元的结构示意图。

图4为本发明实例中荧光光纤温度传感器的结构示意图。

图5为本发明实例中贯通器板的连接结构示意图；其中5a为正视图，5b为5a的右视剖面图。

图中：1为底座，2为分压器，3为绝缘子，4为盖板，5为荧光光纤温度传感器，6为贯通器板，7为转接光纤，8为接线盒，9为荧光光纤测温仪，10为光转接器，11为PC机，12为电阻，13为电容，14为ST型光连接器，15为连接光纤，16为温度传感探针，17为贯通器，18为密封垫。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

本发明一种特高压直流电压互感器，如图1所示，其包括底座1、分压器2、绝缘子3、盖板4和荧光光纤测温装置；分压器2设置在下端的底座1、中部的绝缘子3、上端的盖板4围成的密闭气室中，密闭气室内部填充SF₆气体；所述的荧光光纤测温装置包括依次连接的荧光光纤温度传感器5、转接光纤7、荧光光纤测温仪9、光纤转换器10和PC机；荧光光纤温度传感器5沿分压器2高度方向均匀固定在分压器2上，并通过密封固定在底座1上的贯通器17与转接光纤7连接。

其中，如图1所示，分压器2下端固定在底座1上，上端通过支撑板固定在绝缘子3上；分压器2上端通过导体与盖板4连接；分压器2由若干逐层串联安装的分压单元组成，如图3所示，每个分压单元包含并联设置的若干个电阻和一个电容，电阻和电容两侧分别用法兰固定；每个分压单元的法兰依次相互对接串联。如图3所示，荧光光纤温度传感器包括依次连接的光连接器、连接光纤15和温度传感探针16；光连接器与对应的贯通器17连接，温度传感探针16固定在电阻或电容上。连接光纤15包括光纤以及依次设置在光纤1501外层的内护套1502和螺旋护套1503。本优选实施例中，以温度传感探针16由稀土感温材料制成为例进行说明。

如图5所示，分压器2上设置的荧光光纤温度传感器5共有六根；如图1所示，两根温度传感探针16固定在顶端的分压单元中的电阻与电容上，两根温度传感探针固定在中间的分压单元中的电阻与电容上，两根温度传感探针固定在底部的分压单元中的电阻与电容上。

如图5所示，贯通器17通过贯通器板6与底座1固定连接；贯通器17通过螺纹孔固定在贯通器板6上，并通过套设在贯通器17上的密封垫18密封；贯通器板6与底座1之间通过设置的密封圈密封固定。如图2所示，贯通器17两端为光连接器，内部嵌入有连接两端光连接器的光学组件；两端的光连接器分别连接荧光光纤温度传感器5和转接光纤7。本优选实施中以光连接器采用ST型光连接器14为例进行说明。

具体工作时，参见图1和图2，本发明的直流电压互感器，荧光光纤温度传感器5将感应到的六路光学信号通过连接光纤15、贯通器17、转接光纤7进入荧光光纤测温仪9，荧光光纤测温仪9对温度信号进行耦合、调制、解调，得到的光信号传输到光纤转换器10，光纤转换器10再将光信号实现光电转换后传输到PC机11上，在PC机11上显示出直流电压互感器内部各测1温点的温度。荧光光纤测温仪9能够设置在底座1外侧设置的接线盒8的内部。

参见图3，分压器2由若干节图2所示分压单元串联组成，每个分压单元包含若干个电阻和一个电容并联组成，电阻、电容两侧用法兰固定，每个分压单元的法兰相互对接，从而构成分压器2。

参见图1、图3，所述分压器2安装于绝缘子3内，下端固定在底座1上，上端通过支撑板固定在绝缘子3上。分压器2上端通过导体与盖板连接，从而起到连接高压与地、分压的作用。

参见图1，图3，图5，所述荧光光纤温度传感器5共有六根，测温点沿分压器2高度方向均匀分布。两根温度传感探针16固定在分压器2顶端的电阻12与电容13上，两根温度传感探针16固定在分压器中间的电阻12与电容13上，两根温度传感探针16固定在分压器底部的电阻12与电容13上，从而可以监测直流电压互感器内部不同部位的温度。

参见图4，所述荧光光纤温度传感器5由ST型光连接器14、连接光纤15、温度传感探针16组成。连接光纤15在光纤1501外层有内护套1502和螺旋护套1503双层保护。温度传感探针16为稀土感温材料。

参见图5，贯通器17通过螺纹孔固定在贯通器板6上，贯通器17与贯通器板6通过密封垫18密封。贯通器板6与底座1之间通过密封圈密封。贯通器板6可以根据不同测温点的需要增加或减少贯通器17的数量。

参见图5，所述贯通器17既要作为光纤信号的传输通道，又要作为机械结构件与结合板19连接，因此，需要将贯通器17设计为机械与光学组件，贯通器两端为ST型光连接器，一端用来连接荧光光纤温度传感器5的ST型光连接器14，一端用来连接外部转接光纤7的ST型光连接器14。贯通器17外壳为金属结构件，内部嵌入光学组件连接两端的ST型光连接器14，由于直流电压互感器内部为SF₆气体，所有同时与内部气室和外部环境相连的零部件都要求具有密封性能，贯通器17的结构使其本身具备了长期可靠的密封性，其与连接件的连接也具有优异的密封性能。

综上具体工作时的设置，本发明该测温装置能够实时检测直流电压互感器内部的温度，判断此温度是否超出了电阻、电容的正常工作温度，保障直流电压互感器安全运行。可以用于特高压直流电压互感器实验阶段的内部温度的测量，对采用热模拟法得到的内部温度曲线进行验证，也可长期用于特高压工程，对直流电压互感器的安全运行进行监测。监测数值准确可靠，具有耐高温耐SF₆环境的特性，并且不受高电压、强电磁干扰的影响，准确的反映直流电压互感器内部的温度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.一种特高压直流电压互感器，其特征在于，包括底座(1)、分压器(2)、绝缘子(3)、盖板(4)和荧光光纤测温装置；分压器(2)设置在下端的底座(1)、中部的绝缘子(3)、上端的盖板(4)围成的密闭气室中，密闭气室内部填充SF₆气体；所述的荧光光纤测温装置包括依次连接的荧光光纤温度传感器(5)、转接光纤(7)、荧光光纤测温仪(9)、光纤转换器(10)和PC机；荧光光纤温度传感器(5)沿分压器(2)高度方向均匀固定在分压器(2)上，并通过密封固定在底座(1)上的贯通器(17)与转接光纤(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，所述的分压器(2)下端固定在底座(1)上，上端通过支撑板固定在绝缘子(3)上；分压器(2)上端通过导体与盖板(4)连接。

3.根据权利要求2所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，所述的分压器(2)由若干逐层串联安装的分压单元组成，每个分压单元包含并联设置的若干个电阻和一个电容，电阻和电容两侧分别用法兰固定；每个分压单元的法兰依次相互对接串联。

4.根据权利要求3所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，所述的荧光光纤温度传感器包括依次连接的光连接器、连接光纤(15)和温度传感探针(16)；光连接器与对应的贯通器(17)连接，温度传感探针(16)固定在电阻或电容上。

5.根据权利要求4所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，连接光纤(15)包括光纤以及依次设置在光纤(1501)外层的内护套(1502)和螺旋护套(1503)。

6.根据权利要求4所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，温度传感探针(16)由稀土感温材料制成。

7.根据权利要求4所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，分压器(2)上设置的荧光光纤温度传感器(5)共有六根；两根温度传感探针(16)固定在顶端的分压单元中的电阻(12)与电容(13)上，两根温度传感探针(16)固定在中间的分压单元中的电阻(12)与电容(13)上，两根温度传感探针(16)固定在底部的分压单元中的电阻(12)与电容(13)上。

8.根据权利要求1所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，贯通器(17)通过贯通器板(6)与底座(1)固定连接；贯通器(17)通过螺纹孔固定在贯通器板(6)上，并通过套设在贯通器(17)上的密封垫(18)密封；贯通器板(6)与底座(1)之间通过设置的密封圈密封固定。

9.根据权利要求8所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，所述贯通器(17)两端为光连接器，内部嵌入有连接两端光连接器的光学组件；两端的光连接器分别连接荧光光纤温度传感器(5)和转接光纤(7)。

10.根据权利要求4或9所述的一种特高压直流电压互感器，其特征在于，所述的光连接器采用ST型光连接器(14)。