本发明专利技术提供了一种带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置及GIS单元。该装置包括：中心导杆、磁环串、屏蔽罩、极板和互感器外壳；其中，磁环串和屏蔽罩依次套装在中心导杆的外部，屏蔽罩还与中心导杆相连接；磁环串分别与中心导杆、屏蔽罩之间均设有内绝缘层；互感器外壳套装在屏蔽罩的外部，并且，极板套装在屏蔽罩和互感器外壳之间，极板与互感器外壳之间、极板与屏蔽罩之间均填充有绝缘介质，形成外绝缘层。本发明专利技术通过中心导杆上设置的磁环串，当VFTO产生时，由于行波频率很高在MHz以上，磁环串所在的导体段表现出较大的感抗，行波的陡度将被降低，在高频下磁环串将产生涡流损耗，行波的能量将被以热能的形式散发出去，幅值被减小。幅值被减小。幅值被减小。
【技术实现步骤摘要】
一种带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置及GIS单元
[0001]本专利技术涉及智能变电站
，具体而言，涉及一种带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置及GIS单元。
技术介绍
[0002]气体绝缘变电站(Gas Insulated Substations，GIS)因其结构紧凑、运行可靠、维护工作量小等优点，在电力系统中得到广泛应用。隔离开关开合空载短母线操作会形成特快速瞬态过电压(Very Fast Transient Overvoltage，VFTO)，因其具有幅值高、波前陡、频率高和多次连续脉冲的特点，威胁电气一次设备绝缘，并对二次设备产生电磁干扰，影响系统正常运行。开展以VFTO为代表的暂态过电压抑制技术研究，对提高电网运行的安全性和可靠性具有重要意义。
[0003]当前，通过增加GIS回路对VFTO高频损耗从而抑制VFTO的方法有多种实现方式，主要包括：
[0004](1)隔离开关加装阻尼电阻。该方法是现有VFTO抑制方法中效果最好、技术成熟且在工程中普遍采用的。但是，加装阻尼电阻会导致隔离开关结构复杂化，设备长期运行可靠性降低，且成本增加很多、经济性不高。此外，该方法不适用于现场已投运GIS的改造，所以难以全面满足VFTO抑制的工程需求。
[0005](2)高频磁环装置。具体措施是在GIS母线导杆上套装磁环串，通过高频下磁环呈现出的高感抗降低行波陡度，同时通过涡流、磁滞等损耗吸收行波能量。该方法原理可行，已开展了部分样机研制工作，但工程上如何选取合适的安装改造位置、磁环选型、数量等尚无明确推荐值。
[0006](3)新型VFTO抑制方法，主要有母线谐振结构、阻尼母线、涂层等，尚处于科学研究探索阶段。
[0007]综上，现有的VFTO抑制方法在经济性、适用性、可靠性等方面均存在不同程度的不足，难以很好地满足GIS变电站抑制VFTO的实际需求。因此，迫切的需要一种兼顾现有设备使用特性(经济且未对原GIS进行较大改动)与VFTO抑制功能相结合的设备，以便捷的满足GIS变电站的VFTO抑制的工程需求。
技术实现思路
[0008]鉴于此，本专利技术提出了一种带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置及GIS单元，旨在解决现有VFTO抑制方法难以很好地满足GIS变电站抑制VFTO实际需求的问题。
[0009]一方面，本专利技术提出了一种带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，该装置包括：中心导杆、磁环串、屏蔽罩、极板和互感器外壳；其中，所述磁环串和所述屏蔽罩依次套装在所述中心导杆的外部，并且，所述屏蔽罩还与所述中心导杆相连接；所述磁环串分别与所述中心导杆、所述屏蔽罩之间均设有内绝缘层，用于对所述磁环串进行绝缘支撑；所述互感器外壳套装在所述屏蔽罩的外部，并且，所述极板套装在所述屏蔽罩和所述互感器外
壳之间，所述极板与所述互感器外壳之间、所述极板与所述屏蔽罩之间均填充有绝缘介质，形成外绝缘层，所述极板与所述屏蔽罩构造形成电压传感器高压臂电容，所述极板与所述互感器外壳构造形成电压传感器低压臂电容；所述互感器外壳的内壁上设有罗氏线圈结构，作为电流传感器；所述极板和所述互感器外壳均设有导线，用于连接二次测量集成低压臂，形成低压臂回路，以完成电压和电流的测量。
[0010]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述磁环串包括：若干个磁环；其中，各所述磁环沿所述磁环的轴向间隔布置，并且，任意相邻两个所述磁环之间均设有绝缘垫。
[0011]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述相邻所述磁环间的磁环间距的最小值基于暂态电压下电压应力幅值曲线以及临界击穿电压曲线的交点确定；其中，暂态电压下电压应力幅值曲线为以相邻所述磁环之间磁环间距为横坐标、以绝缘垫暂态电压下电压应力幅值为纵坐标的直线，临界击穿电压曲线以相邻所述磁环之间磁环间距为横坐标、以绝缘垫临界击穿电压为纵坐标的直线。
[0012]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述暂态电压下电压应力幅值曲线利用如下公式确定：
[0013][0014]其中，U为暂态电压下电压应力幅值；B为磁环的饱和磁感应强度；R4为磁环的外径；R3为磁环的内径；d1为磁环的厚度；d2为相邻所述磁环间的磁环间距；t为GIS中触头间SF6击穿的上升时间。
[0015]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述临界击穿电压曲线利用如下公式确定：
[0016]U
E
＝E
×
d2；
[0017]其中，U
E
为磁环间绝缘垫的临界击穿电压；E为绝缘垫的介电强度；d2为相邻所述磁环间的磁环间距。
[0018]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述磁环的厚度d1利用如下公式计算：
[0019][0020]其中，ρ为磁环的电阻率；u
r
为磁环的起始相对磁导率。
[0021]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述互感器外壳的内径基于GIS外壳的内径与中心导杆外径之差确定。
[0022]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述互感器外壳的内径R7利用如下公式计算：
[0023]R7＝R6+R
‑
R2；
[0024]其中，R6为屏蔽罩的外径；R为GIS外壳的外径；R2为中心导杆的外径。
[0025]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述极板与所述屏蔽罩之间的高压臂杂散电容构造电压传感器高压臂电容，所述极板与所述屏蔽罩之间的高
压臂杂散电容利用如下公式计算：
[0026][0027]其中，C1为极板与所述屏蔽罩之间的高压臂杂散电容；R6为屏蔽罩的外径，单位为m；ε为气体相对介电常数；ε0为真空中的介电常数；L为极板的有效长度，单位为m。
[0028]进一步地，上述带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，所述极板与所述外壳之间的低压臂杂散电容构造电压传感器低压臂电容，所述极板与所述外壳之间的低压臂杂散电容利用如下公式计算：
[0029][0030]其中，C2为极板与所述外壳之间的低压臂杂散电容；R7为互感器外壳的内径，单位为m；r2为极板的外径，单位为m；ε
r
为绝缘物质相对介电常数；ε0为真空中的介电常数；L为极板的有效长度，单位为m。
[0031]本专利技术提供的带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，通过中心导杆上设置的磁环串，当VFTO产生时，由于行波的频率很高，在MHz以上，磁环串所在的导体段表现出较大的感抗，整个线路相当于串接一非线性的电感，行波的陡度将被降低，同时在高频下，磁环串的将产生涡流损耗，行波的能量将被以热能的形式散发出去，因此幅值被减小，可有效的保障了电子式互感器的安全；通过磁环串外部的屏蔽罩使得内部场强均匀分布，确保测量的准确性，满本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，其特征在于，包括：中心导杆、磁环串、屏蔽罩、极板和互感器外壳；其中，所述磁环串和所述屏蔽罩依次套装在所述中心导杆的外部，并且，所述屏蔽罩还与所述中心导杆相连接；所述磁环串分别与所述中心导杆、所述屏蔽罩之间均设有内绝缘层，用于对所述磁环串进行绝缘支撑；所述互感器外壳套装在所述屏蔽罩的外部，并且，所述极板套装在所述屏蔽罩和所述互感器外壳之间，所述极板与所述互感器外壳之间、所述极板与所述屏蔽罩之间均填充有绝缘介质，形成外绝缘层，所述极板与所述屏蔽罩构造形成电压传感器高压臂电容，所述极板与所述互感器外壳构造形成电压传感器低压臂电容；所述互感器外壳的内壁上设有罗氏线圈结构，作为电流传感器；所述极板和所述互感器外壳均设有导线，用于连接二次测量集成低压臂，形成低压臂回路，以完成电压和电流的测量。2.根据权利要求1所述的带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，其特征在于，所述磁环串包括：若干个磁环；其中，各所述磁环沿所述磁环的轴向间隔布置，并且，任意相邻两个所述磁环之间均设有绝缘垫。3.根据权利要求2所述的带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，其特征在于，所述相邻所述磁环间的磁环间距的最小值基于暂态电压下电压应力幅值曲线以及临界击穿电压曲线的交点确定；其中，暂态电压下电压应力幅值曲线为以相邻所述磁环之间磁环间距为横坐标、以绝缘垫暂态电压下电压应力幅值为纵坐标的直线，临界击穿电压曲线以相邻所述磁环之间磁环间距为横坐标、以绝缘垫临界击穿电压为纵坐标的直线。4.根据权利要求3所述的带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，其特征在于，所述暂态电压下电压应力幅值曲线利用如下公式确定：其中，U为暂态电压下电压应力幅值；B为磁环的饱和磁感应强度；R4为磁环的外径；R3为磁环的内径；d1为磁环的厚度；d2为相邻所述磁环间的磁环间距；t为GIS中触头间SF6击穿的上升时间。5.根据权利要求3所述的带有高频抑制功能的GIS用组合式互感器装置，其特征在于，所述临界击穿电压曲线利用如下公式确定：U
E
＝E
×
d2；其中，U
E
【专利技术属性】
技术研发人员：王琦，童悦，滕子涵，邬雄，付超，叶国雄，刘翔，袁田，梁正波，王昱晴，张锦，王欣盛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司武汉分院，
类型：发明
国别省市：
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