CN1858598A - 气体绝缘设备的电压检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种电压检测装置，能减小气体绝缘设备的电压检测装置中的中间电极低压侧的电压分担比，制止电压检测装置内过电压的发生，防止绝缘损坏。该装置具有用在接地金属容器1内与母线2隔开规定距离而且同轴地呈筒状地形成的中间电极3、及接地金属容器1构成的第1电容器；以及电压检测用的第2电容器10，通过将所述第1电容器和所述第2电容器间的分压施加在电压传感器12从而检测母线2的电压。而且，借助环形绝缘层5将环形支持导体31设置在中间电极3的外圆周上，通过利用支持导体连接构件31a将环形支持导体31支持于接地金属容器1的内表面，从而降低中间电极3和接地金属容器1之间的电容，减小电压分担比。

Description

气体绝缘设备的电压检测装置

技术领域

本发明涉及气体绝缘设备的电压检测装置，特别涉及冲击电压的应对措施。

背景技术

现有的用于气体绝缘设备的电压检测装置如以下所述。图15为表示现有的电压检测装置的构成的剖视图。

如图15所示，具有导电构件的作为导电性容器的接地金属容器1，构成气体绝缘开关等气体绝缘设备的筒形外壳。作为高电压导体的母线2，同轴地配置在接地金属容器1的内部。筒状的中间电极3和接地金属容器1，同轴地配置在接地金属容器1和母线2之间，并安装成分别与接地金属容器1和母线2各自保持电气绝缘。中间电极3由绝缘支持构件5绝缘地支持于接地金属容器1的内表面。

在接地金属容器1的内部空间9中，在中间电极3和母线2之间，构成成为第1电容器的电容C1。引出电压用的连接导体6安装在中间电极3上，连接导体6穿过绝缘隔离构件8与第2电容器10的高压侧连接。第2电容器10的低压侧连接处于接地电位的外箱11。

光电压传感器12与第2电容器10并联连接，即该光电压传感器12的一端通过引线13，与第2电容器10的高压侧连接，而另一端与外箱11连接。光电压传感器的输出部借助光纤电缆15，与信号处理部14连接。

下面，对电压检测动作进行说明。利用构成于母线2和中间电极3之间的作为第1电容器的电容C1、和第2电容器10的电容C2的静电电容比产生的分压比，决定施加在光电压传感器12上的电压。而且与施加在光电压传感器12上的电压对应的检测输出，通过光纤电缆15引至信号处理部14，从而检测作为高电压导体的母线2的电压。

在这样构成的电压检测装置中，当高频冲击电压施加在母线2时，在包括第2电容器10和光电压传感器12在内的闭合回路中发生谐振现象，在第2电容器10的两端产生的电压及在光电压传感器12的两端产生的电压变大。因此，用无感应电阻体连接第2电容器10和光电压传感器12，制止加在光电压传感器12上的冲击电压的同时，还缩短冲击持续时间(例如参照日本专利文献1)。

专利文献1：特開平11-202001号公报

上述现有的气体绝缘设备的电压检测装置，虽然对包括第2电容器10和光电压传感器12在内的闭合回路采取了相应的抑制措施，但在高频冲击电压施加在母线2上时，中间电极3低压侧分担的电压变大，有时在电压检测装置内的各部分上产生过电压直至绝缘损坏。

本发明为解决上述问题而提出，其目的在于减少在有冲击电压施加时中间电极低压测上分担的电压，防止电压检测装置内各部分产生过电压，避免绝缘损坏。

发明内容

本发明相关的第1气体绝缘设备的电压检测装置，包括：封入绝缘气体并接地的筒状导电性容器；同轴地配置在该导电性容器内的高电压导体；将用在所述导电性容器内所述高电压导体、及隔开规定距离而且同轴地呈筒状地形成的中间电极构成的气体绝缘设备的所述高电压导体作为电压检测对象部分，与所述中间电极和所述导电性容器间连接的第2电容器；以及与该第2电容器并联连接的电压传感器，通过将由所述高电压导体和所述中间电极形成的第1电容器和所述第2电容器间的分压电压外施加在所述电压传感器而进行电压检测。而且，包括在所述导电性容器内支持所述中间电极的支持构件，该支持构件包括：通过环形绝缘层设置在所述筒状中间电极的外圆周上的第1环形支持导体；以及将该第1环形支持导体连接到所述导电性容器的第1连接导体。

本发明相关的第2气体绝缘设备的电压检测装置，包括：封入绝缘气体并接地的筒状导电性容器；同轴地配置在该导电性容器内的高电压导体；将用在所述导电性容器内所述高电压导体、及隔开规定距离而且同轴地呈筒状地形成的中间电极构成的气体绝缘设备的所述高电压导体作为电压检测对象部分，与所述中间电极和所述导电性容器间连接的第2电容器；以及与该第2电容器并联连接的电压传感器，通过将由所述高电压导体和所述中间电极形成的第1电容器和所述第2电容器间的分压电压外施加在所述电压传感器而进行电压检测。而且，还包括：将所述第2电容器的低压侧与所述导电性容器电气连接的接地线导体；以及将所述中间电极电气连接到所述第2电容器的连接导体，并且将所述接地线导体配置成围住所述连接导体。

根据本发明的第1气体绝缘设备的电压检测装置，在导电性容器内具有支持中间电极的支持构件，该支持构件由于具有通过环形绝缘层设置在筒状的中间电极的外圆周上的第1环形支持导体；以及该第1环形支持导体与所述导电性容器连接的第1连接导体，所以，能降低中间电极和导电性容器之间的电容产生的阻抗。因此，能减少外加高频冲击电压时中间电极低压侧的分担电压，防止在电压检测装置内各部分上产生过电压、避免绝缘损坏。

根据本发明的第2气体绝缘设备的电压检测装置，具有：第2电容器的低压侧和导电性容器电气连接的接地线导体；以及将中间电极与上述第2电容器电气连接的连接导体，并且将上述接地线导体配置成围住上述连接导体，所以，能降低从第2电容器的低压侧至接地电位的阻抗。因此，能减少外加高频冲击电压时中间电极低压侧的分担电压，防止在电压检测装置内各部分上产生过电压、避免绝缘损坏。

附图说明

图1为表示本发明实施方式1的气体绝缘设备的电压检测装置构成的剖视图。

图2为图1示出的电压检测装置的等效电路图。

图3为表示本发明实施方式1的电压分担比和外加电压频率特性间的关系用的图。

图4为表示本发明实施方式1的使C3的值变化，电压分担比与外加电压频率间依附关系用的图。

图5为表示本发明实施方式1的电压分担比与C3间依附关系用的图。

图6为表示本发明实施方式1的使L3的值变化，电压分担比与C3间依附关系用的图。

图7为表示本发明实施方式1的其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的剖视图。

图8为表示本发明实施方式1的其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的剖视图。

图9为表示本发明实施方式2的在接地金属容器内表面上支持中间电极的支持构件的结构的侧剖视图。

图10为表示本发明实施方式2的在接地金属容器内表面上支持中间电极的支持构件的结构的横剖视图。

图11为表示本发明实施方式3的气体绝缘设备的电压检测装置构成的部分剖视图。

图12为表示本发明实施方式3的使L2的值变化，电压分担比与外加电压频率间依附特性用的图。

图13为表示本发明实施方式3的其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的剖视图。

图14为表示本发明实施方式3的其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的剖视图。

图15为表示现有气体绝缘设备的电压检测装置构成的概要构成图。

标号说明

1作为导电性容器的接地金属容器、2作为高电压导体的母线、3中间电极、6连接导体、8绝缘隔离构件、10第2电容器、12电压传感器、15作为绝缘支持构件的环形绝缘层、22接地线(接地线导体)、22a接地线线料、22b、22c筒状导体(接地线导体)、24作为第2连接导体的中间电极侧连接导体、24a作为第2环形支持导体的中间电极侧环形支持导体、25作为绝缘支持构件的环形绝缘层、26作为第1连接导体的容器一侧连接导体、26作为第1环形支持导体的容器一侧支持导体、31第1环形支持导体、31a、31b作为第1连接导体的支持导体连接构件、AR避雷器

具体实施方式

图1为表示本发明实施方式1的气体绝缘设备的电压检测装置构成的剖视图。图1(a)为侧剖视图、图1(b)为局部横剖视图。

如图1所示，作为由导电构件组成的导电性容器的接地金属容器1，构成气体绝缘开关等气体绝缘设备的筒形外壳，并充入SF6等绝缘气体。

作为电压检测对象部分的高电压导体的母线2，同轴地配置在接地金属容器1的内部，筒状的中间电极3与接地金属容器1，同轴地配置在接地金属容器1和母线2之间。接地金属容器1和母线2各自保持电气绝缘进行安装。

中间电极3由作为绝缘支持构件的环形绝缘层15、第1环形支持导体(以后简称为环形支持导体31)及作为第1连接导体的支持导体连接构件31a构成的支持构件，支持于接地金属容器1的内表面。环形绝缘层15及环形支持导体31环形地形成于中间电极3的外圆周。另外，环形支持导体31通过环形绝缘层15设置在中间电极3外圆周的同时，利用支持导体连接构件31a固定于接地金属容器1的内表面，并与接地金属容器1电气连接。

在接地金属容器1的内部气体空间中，在中间电极3和母线2之间构成成为第1电容器的电容C1。引出电压用的连接导体6安装于中间电极3上，连接导体6穿过分隔接地金属容器1内部气体空间和外侧的气体的绝缘隔离构件8，连接第2电容器10的高压侧。第2电容器10的低压侧连接位于接地电位的外箱11。22是连接外箱11和接地金属容器1的接地线。

第2电容器10与电压传感器12并联连接，第2电容器10及电压传感器12收容于外箱11。电压传感器12的输出部连接图中未示出的信号处理部。

以下，对电压检测动作进行说明。根据母线2和中间电极3之间构成的作为第1电容器的电容C1、以及第2电容器10的电容C2间的分压比，决定施加在电压传感器12的外加电压。而且向信号处理部导出与施加在电压传感器12的外加电压对应的检测输出，通过信号处理检测出作为高电压导体用的母线2的电压。电压传感器12例如可以采用将由第2电容器10电压分担后的模拟电压信号变换成数字的A/D变换器、或通过电阻对检测出的电流积分作为电压输出的装置。或者是具有光电压元件的光电压传感器。

图2表示图1示出的电压检测装置的等效电路图。

在图2中，C1～C4、L1～L4及R1定义如下。

C1：母线2和中间电极3之间的电容(第1电容器10的电容)。

C2：第2电容器10的电容。

C3：绝缘支持构件(环形绝缘层)15的电容。

C4：电压传感器12的电容。

L1；连接电压传感器12的引线的电感。

L2：从第2电容器10至接地部位的电感(包括第2电容器10具有的电感)。

L3从绝缘支持构件(环形绝缘层)15至接地部位的电感。

L4：连接导体6的电感。

R1：放电电阻

以下，对在检测施加在母线2的电压的电压检测装置上，中间电极3低压侧分担的分担电压进行说明。

图2中电压分担比(分压比)，由电压检测装置中的C1的阻抗和C1低压侧的总阻抗之比而定。此时的电压分担比因为电压传感器12的电容C4的阻抗非常大，所以成为Z1的阻抗对Z2、Z3的叠合阻抗之比。这里，Z1是C1的阻抗，Z2是L4、C2及L2的阻抗。Z3是C3及L3的阻抗。

只要加在母线2上的电压波形是小于等于100kHz的低频分量，则在通常的构成中，相比C2的阻抗L2、L3、L4、R2的阻抗足够小，而C3的阻抗足够大。因此，电压分担比由C1和C2的阻抗分担决定。

另一方面，在由于断路器或开关等动作产生的冲击具有超过100kHz的高频分量的电压施加在母线2的情况下，L2、L3、L4、C3由于与C2的阻抗相比就不能勿略不计，所以电压分担比变化。当高频冲击电压施加在母线2时，中间电极3低压侧的分担电压变大，但该分担电压的上升由于低压侧的电压分担比减小而被抑制。

图3为表示电压分担比和外加电压频率特性间的关系用图。根据表示利用现有技术的电压分担比的曲线A，当将Z2减小时就能如曲线B所示地降低电压分担比，当将Z3减小时又能如曲线C所示地降低电压分担比。

图4为表示使C3的值变化，电压分担比与外加电压频率间依附特性用的图。图中，作为示例，设L2＝0.1μH、L3＝0.1μH、L4＝0.1μH、C1＝10pF、C2＝10000pF，以此计算电压分担比。C3的值一大，Z3就变小电压分担比变小，能抑制电压检测装置内各部份发生的过电压。

图5、图6表示外加电压的频率100MHZ的电压分担比与C3间的依附关系。特别是图6表示使L3的值变化。如图中所示，C3的值从10pF至20pF，对于现有的C3的值(小于等于0.1PF)，电压分担比为一半左右。虽然也取决于L或C2的值，但若C3大于等于10pF，则能充分地抑制电压检测装置内各部分发生的过电压。另外，L3的值越小电压分担比也能越小。

在该实施方式1中，如上所述，用环形绝缘层15、环形支持导体31、以及支持导体连接构件31a，构成将中间电极3支持于接地金属容器1内表面的支持构件。通过这样，能使成为绝缘支持构件的环形绝缘层15减薄，并加大形成面积。因此，增大图2示出的等效电路中绝缘支持构件(环形绝缘层)15的电容C3减小Z3的阻抗。通过这样，电压检测装置低压侧的电压分担比变小，能制止电压检测装置内各部分产生的过电压。因此能防止绝缘构件，特别是绝缘支持构件(环形绝缘层)15或绝缘隔离构件8处的绝缘损坏。

图7为表示本发明实施方式1的其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的部分断面部，图7(a)表示侧剖视图，图7(b)表示横剖视图。该例中，在图1示出的电压检测装置中，在中间电极3和接地金属容器1的接地部位之间连接成为冲击抑制手段的放电器(避雷器)AR。这样，就和环形绝缘层15的电容C3并联地连接放电器(避雷器)AR，进而抑制环形绝缘层15处发生过电压，能确实地防止环形绝缘层15的绝缘损坏。

图8为表示本发明实施方式1的又一其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的部分剖视图。图8(a)表示侧剖视图、图8(b)表示横剖视图。与图1示出的电压检测装置相同，环形支持导体31通过环形绝缘层15设置在中间电极3外圆周，同时，靠作为第1连接导体的支持导体连接构件31b固定于接地金属容器1的内表面，虽与接地金属容器1电气连接，但在该例中，支持导体连接构件31b沿接地金属容器1的内圆周面形成环状。因此，与上述实施方式1同样地能获得增大C3的效果，同时，还能降低从绝缘支持构件(环形绝缘层)15至接地部位的电感L3。通过这样，能再度减小Z3的阻抗，进一步降低电压检测装置低压侧的电压分担比，提高对过电压的抑制效果。

实施方式2

还有，在上述实施方式1中，作为绝缘支持构件的环形绝缘层15与中间电极3的外圆周相接进行配置，但也可以如图9、图10所示，构成将中间电极3支持于接地金属容器1内表面的支持构件。图9及图10为表示本发明实施方式2的将中间电极3支持于接地金属容器1内表面的支持构件的结构的侧剖视图及横剖视图。还有，图中示出的支持构件以外的结构与上述实施方式1相同。

如图9、图10所示，作为第1环形支持导体的容器侧环形支持导体26a、及作为第2环形支持导体的中间电极侧环形支持导体24a通过构成绝缘支持构件的环形绝缘层25，构成互相配合的配合结构部CS。容器侧环形支持导体26a利用作为第1连接导体的容器侧连接导体26与接地金属容器1连接。另外，中间电极侧环形支持导体24a利用作为第2连接导体的中间电极侧连接导体24与中间电极3连接。另外，如图9所示，中间电极侧环形支持导体24a及容器侧环形支持导体26a各自有凹部和凸部通过环形绝缘层25使这些凹部和凸部互相配合在一起。本实施方式中，为向中间电极侧环形支持导体24a的接地金属容器1的轴向凸出的凸部、和容器侧环形支持导体26a的凹部通过厚度G的环形绝缘层25互相配合在一起的状态。

通过这样，构成中间电极3和接地金属容器1间绝缘支持构件的环形绝缘层25可以做得比实施方式1的绝缘支持构件(环形绝缘层15)更薄，形成更大的面积，能进一步增大绝缘支持构件(环形绝缘层)的电容C3。通过这样，再度降低Z3的阻抗电压，检测装置低压侧的电压分担比减小，能进一步制止电压检测装置内各部分发生的过电压。

还有，在上述实施方式1、2中，将构成中间电极3和接地金属容器1间的绝缘支持构件的环形绝缘层15、25的形状做薄、做大，增大电容C3，但若用具有高介电系数的材料构成环形绝缘层15、25则能更加有效地增大C3。通常广泛地用于C3部分的绝缘材料是以使用二氧化硅材料的环氧树脂、或FRP为主，介电常数为4，本处使用氧化铝环氧树脂(介电常数6)等高介电常数材料。

另外，通过与C3并联地配置电容器也能增大电容C3。

实施方式3

图11为表示该实施方式3的气体绝缘设备的电压检测装置构成的部分剖视图，图11(a)表示侧剖视图，图11(b)表示图11(a)中的XI(b)-XI(b)线的剖视图。

另外，图11中为表述之方便，只表示中间电极3低压侧，还省略外箱11内的图示，但所省略的部分都与图1示出的上述实施方式1相同。

如图中所示，中间电极3由绝缘支持构件5支持于接地金属容器1之内表面。此处的绝缘支持构件5是与现有的构件相同的支柱。中间电极3上安装引出电压用的连接导体6，连接导体6穿过分隔接地金属容器1的内部气体空间和外测的气体的绝缘隔离构件8，与第2电容器10高压侧连接。第2电容器10低压侧连接位于接地电位的外箱11。绝缘隔离构件8靠螺栓构件BL紧固于接地金属容器1的凸缘部1b。还有1a是形成于凸缘部1b的容器一侧及外箱一侧围住连接导体的筒状连接导体，容器一侧凸缘部1b连接接地金属容器1，外箱一侧凸缘部1b连接外箱11。22是接地线导体，用于与将图中未示出的第2电容器10低压侧端子及外箱11保持在接地电位的接地金属容器1电气连接。

在这种情况下，用沿连接导体6的长度方向平行延伸的多根接地线线料22a构成，将该多根接地线线料22a配置成围着连接导体6。通过如此地构成接地线导体22能减小接地线导体22的电感，能减小图2的等效电路示出的从第2电容器10至接地部位的电感L2。由此能减小L4、C2、及L2产生的阻抗即Z2。

如以上所述，通过减小Z2能降低电压检测装置的电压分担比。图12表示使L2的值变化，电压分担比与外加电压频率间的依附关系。

当L2的值变小时，Z2变小电压分担比也变小，能制止电压检测装置内各部分上发生的过电压。因此，能防止绝缘构件，尤其是绝缘支持构件(环形绝缘层)及绝缘隔离构件8处的绝缘损坏。

图13为表示本发明实施方式3的其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的部分剖视图。图13(a)表示侧剖视图，图13(b)表示图13(a)中的XIII(b)-XIII(b)线的剖视图。

如图13所示，接地线导体22用筒状导体22b构成，该筒状导体22b可配置在连接导体6的周围。这种情况下也能减少接地线导体22的电感，获得与上述实施方式3相同的效果。

图14为表示本发明实施方式3的又一其它示例的气体绝缘设备的电压检测装置构成的部分剖视图。图14(a)表示侧剖视图，图14(b)表示图14(a)中的XIV(b)-XIV(b)线的剖视图。

如图14所示，接地线导体22用配置成覆盖绝缘隔离构件8外圆周面的筒状导体22c构成，通过绝缘隔离构件8对向的接地金属容器1的容器一侧及外箱一侧的凸缘部1b，互相电气连接。这种情况也能减少接地线导体22的电感，获得与上述实施方式3同样的效果。

还有，该实施方式3示出的接地线导体22的结构，也可适用于上述实施方式1、2示出的将环形绝缘层15、25用于绝缘支持构件的电压检测装置。在这种情况下，因为能增大电容C3，所以Z2和Z3两者的阻抗能减少，进而降低电压分担比，提高对过电压的抑制效果。

还有，上述实施方式1～3示出的气体绝缘设备的电压检测装置，也能适用于三相气体绝缘开关装置(GIS)用的电压检测装置。例如，分别适用于一相一相地分开的3台电压检测装置。

Claims (9)

1.一种气体绝缘设备的电压检测装置，包括：

封入绝缘气体并接地的筒状导电性容器；

同轴地配置在该导电性容器内的高电压导体；

将在所述导电性容器内用所述高电压导体、及隔开规定距离而且同轴地呈筒状地形成的中间电极构成的气体绝缘设备的所述高电压导体作为电压检测对象部分，与所述中间电极和所述导电性容器间连接的第2电容器；以及

与该第2电容器并联连接的电压传感器，通过将由所述高电压导体和所述中间电极形成的第1电容器和所述第2电容器间的分压电压施加至所述电压传感器而进行电压检测，其特征在于，还包括：

在所述导电性容器内支持所述中间电极的支持构件，该支持构件包括：

通过环状地形成的绝缘支持构件设置在所述筒状的中间电极的外圆周上的第1环形支持导体；以及

将该第1环形支持导体连接到所述导电性容器的第1连接导体。

2.如权利要求1所述的气体绝缘设备的电压检测装置，其特征在于，

沿所述导电性容器的内圆周面，环状地形成所述第1环形支持导体与所述导电性容器连接的第1连接导体。

3.如权利要求1所述的气体绝缘设备的电压检测装置，其特征在于，

在所述中间电极和所述绝缘支持构件之间具有

第2环形支持导体；以及

该第2环形支持导体与所述中间电极连接的第2连接导体；

所述第1、第2环形支持导体分别具有凹部和凸部，通过所述绝缘支持构件使凹部和凸部互相嵌合。

4.如权利要求1所述的气体绝缘设备的电压检测装置，其特征在于，

在所述中间电极和所述导电性容器之间连接避雷器。

5.如权利要求1至4中任一项所述的气体绝缘设备的电压检测装置，其特征在于，还包括：

将所述第2电容器的低压侧电气连接到所述导电性容器的接地线导体，以及

将所述中间电极电气连接到所述第2电容器的连接导体；

并且将所述接地线导体配置成围住所述连接导体。

6.一种气体绝缘设备的电压检测装置，包括：

封入绝缘气体并接地的筒状导电性容器；

同轴地配置在该导电性容器内的高电压导体；

将在所述导电性容器内用所述高电压导体、及隔开规定距离而且同轴地呈筒状地形成的中间电极构成的气体绝缘设备的所述高电压导体作为电压检测对象部分，与所述中间电极和所述导电性容器间连接的第2电容器；以及

与该第2电容器并联连接的电压传感器，通过将由所述高电压导体和所述中间电极形成的第1电容器和所述第2电容器间的分压电压施加至所述电压传感器而进行电压检测，其特征在于，还包括：

将所述第2电容器的低压侧电气连接到所述导电性容器的接地线导体；以及

将所述中间电极电气连接到所述第2电容器的连接导体；

并且将所述接地线导体配置成围住所述连接导体。

7.如权利要求6所述的气体绝缘设备的电压检测装置，其特征在于，

用沿所述连接导体长度方向平行延伸的多根接地线线料，构成所述接地线导体，并将该多根接地线线料配置成围住所述连接导体。

8.如权利要求6所述的气体绝缘设备的电压检测装置，其特征在于，

筒状地构成所述接地线导体，并配置在所述连接导体周围。

9.如权利要求6至8中任一项所述的气体绝缘设备的电压检测装置，其特征在于，

在所述中间电极和所述导电性容器之间连接避雷器。

Images