一种使用绝缘固定件固定标准电容器上均压电极板的方法与流程

本发明涉及电力系统领域，并且更具体地，涉及一种使用多个绝缘固定件固定标准电容器上均压电极板的方法。

背景技术：

现如今，随着特高压输电技术的不断发展以及输电线路电压等级的提高，冲击电压发生器和用于测量冲击电压发生器输出电压的分压器的电压等级也大大提高，以满足设备的冲击电压耐受试验要求。省级电力科学研究院基本建立了3600kv的冲击电压试验测量系统，特高压交流试验基地、特高压直流试验基地和高海拔基地等更是建立了高达7500kv的冲击电压试验测量系统。但是目前冲击电压试验测量系统所用的分压器由于受标准测量系统的电压限制，只能在1000kv以内进行校准获取冲击分压器的1000kv电压范围内的分压比，这样已被校准的分压器在1000kv以上电压范围内的测量准确度不能保证。

由于电阻分压器良好的阻值稳定性，较小的温度系数等优良特性，在1000kv内目前冲击电压校准试验所采用的标准分压器多采用电阻分压器，但在1000kv电压以上电阻分压器在高压下会存在严重的发热效应，因此1000kv以上电压范围无法采用电阻分压器作为标准分压器，需要寻找一种热效应小、线性度好的分压器作为1000kv以上电压范围内的标准分压器，用于扩展冲击电压测量系统校准电压范围。考虑到标准电容器良好的电压线性度、稳定的电容量特性，设计了一种基于标准电容器的分压器，既可测量工频电压也可测量冲击电压，非常适合于进行现场高压校准试验，一套设备两种用途，大大减少了运输负担。

平板电极结构标准电容分压器的优点是结构简单，安装方便，高低压臂电容采用相同的极板材料，放置于相同的气体介质环境中，具有相同的温度特性及介质损耗特性，但是在高低压电极间隙处对应绝缘外筒高度处的电压降落十分剧烈，电场强度明显高于套管表面闪络场强，因此需要对该电容分压器采取有效的均压方式，保证分压器的整体绝缘性能。在分压器内部平板电极的周围同轴安装多层均压电极板的方式用于均匀绝缘外筒上的电压分布，降低绝缘外筒上的最大电场强度，为了固定多层均压电极，本发明提出了一种固定均压电极的方法，设计了一种固定均压电极的环氧件，既可以起到均压电极间环氧填充材料的作用，又可以起到固定作用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种外部均压的平板电极式标准电容器，包括：绝缘套管外筒、上电极、下电极、多个绝缘固定件以及空心圆筒形均压电极单元，其特征在于，

该空心圆筒形均压电极单元被同轴地安装在上电极和下电极的周围，该空心圆筒形均压电极单元的筒内纵向空间内包括由上至下且由里至外同轴安装的多层均压电极板，且最外层的均压电极板为1块，绝缘固定件其中内部的每层均压电极板以上电极和下电极之间气体间隙中心线为轴对称分布为上半部分和下半部分，各层均压电极板之间均通过绝缘螺杆与绝缘材料连接后再连接相邻一层均压电极板；以及

使用所述多个绝缘固定件将空心圆筒形均压电极单元固定于绝缘套管外筒上。

优选地，其中所述上电极与下电极为正对式平板电极，并且所述标准电容器的内部充满sf6气体，所述sf6气体的压强为大气压强的至少两倍。

优选地，其中所述上电极为高压电极，下电极包括悬浮电极及接地电极，其中，高压电极与悬浮电极间的电容量作为标准电容器的高压臂电容，悬浮电极与接地电极间的电容量作为标准电容器的低压臂电容。

优选地，其中所述高压电极、悬浮电极和接地电极的材质为不锈钢；所述高压电极为圆形结构；所述悬浮电极为与高压电极正对的圆形电极，并由环氧支柱支撑；所述接地电极为与悬浮电极同圆心的圆环电极。

优选地，其中所述所述绝缘固定件中每个为实心圆环形环氧材料，侧视剖面为横卧的两个s字母型结构，在环氧材料上有三个圆环形的凹槽，包括：内侧均压电极板固定凹槽、外侧均压电极板固定凹槽和固定于外筒内壁用凹槽。

优选地，其中所述外侧均压电极板固定凹槽开口朝上，用于固定安装外层的均压电极板；所述内侧均压电极板固定凹槽开口朝下，用于固定安装内层的均压电极板；所述固定于外通内壁用凹槽开口朝下，用于固定在绝缘外筒套的内侧筒面上。

优选地，其中所述内侧均压电极板固定凹槽和所述外侧均压电极板固定凹槽之间的距离为相邻两层均压电极板之间的距离，每个凹槽的宽度与均压电极板的厚度相匹配，每个凹槽的深度由相邻两层均压电极板所正对的面积决定。

优选地，其中所述多个绝缘固定件中每个的厚度及材质的选取依据所固定的均压电极板的高度和重量而定。

优选地，其中所述多个绝缘固定件中每个和均压电极板的连接处还需要使用绝缘螺栓固定。

根据本发明的另一个方面，提供了一种使用多个绝缘固定件固定标准电容器上均压电极板的方法，包括以下步骤：

步骤1，确定均压电极板的层数，每层均压电极板的尺寸和每层均压电极板位置；

步骤2，分别根据相邻两层均压电极板之间的距离确定所述内侧均压电极板固定凹槽和所述外侧均压电极板固定凹槽之间的距离；

步骤3，分别根据均压电极板的厚度确定上述两个凹槽的宽度；

步骤4，分别根据相邻两层均压电极板所正对的面积确定上述两个凹槽的深度；

步骤5，根据上述数据确定多个绝缘固定件；以及

步骤6，根据上述多个绝缘固定件来分别固定相邻两层均压电极板。

优选地，通过仿真软件来计算所述均压电极板的层数、均压电极的高度及相邻两层均压电极间的正对面积。

优选地，其中所述多个绝缘固定件中每个为具有一定厚度的实心圆环形环氧材料，侧视剖面为横卧的两个s字母型结构，在环氧材料上有三个圆环形的凹槽，包括：内侧均压电极板固定凹槽、外侧均压电极板固定凹槽和固定于外筒内壁用凹槽。

优选地，其中所述外侧均压电极板固定凹槽开口朝上，用于固定安装外层的均压电极板；所述内侧均压电极板固定凹槽开口朝下，用于固定安装内层的均压电极板；所述固定于外通内壁用凹槽开口朝下，用于固定在绝缘外筒套的内侧筒面上。

优选地，其中所述均压所述多个绝缘固定件中每个的厚度及材质的选取依据所固定的均压电极板的高度和重量而定。

优选地，其中所述多个绝缘固定件中每个和均压电极板的连接处还需要使用绝缘螺栓固定。

本发明的有益效果在于：

1.本发明提供的电容分压器绝缘外筒均压方法确保了平板式结构电容分压器稳定可靠应用于冲击电压测量和工频电压测量中，保留了标准电容分压器原有的优点，同时改善了平板电极结构电容分压器外部的绝缘特性。

2.电容分压器内部高压臂电容具有一致的温度系数、电压系数及介质损耗特性，保证了整体分压器良好的温度特性及线性度，可作为1000kv以上标准冲击电压分压器使用，为后续扩充冲击电压校准试验电压范围垫定了基础。

3.本发明提供的电容分压器均压电极板固定安装方法简单易行，采用实心环氧材料既可以保证固定件的机械强度，又可以作为两均压极板间的绝缘介质材料，一种设计两种功能。

4.采用在绝缘筒内安装多层均压电极板的方式，在保证分压器整体绝缘性能的要求下大大缩减了电容器的整体尺寸，便于安装运输，同时缩减了制造成本。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明优选实施方式的不带均压电极的平板电极式标准电容器100的侧视图；

图2为根据本发明优选实施方式的带均压电极的平板电极式标准电容器简易侧视图；

图3为根据本发明优选实施方式的安装均压电极板后的均压原理示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的绝缘固定件的结构示意图；

图5为根据本发明优选实施方式的均压电极板与绝缘固定件连接的示意图；

图6为根据本发明优选实施方式的使用多个绝缘固定件固定标准电容器上均压电极板的方法600的流程图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

本发明提供了一种外部均压的平板电极式标准电容器以及一种平板电极式标准电容器的外部均压方法，主要针对目前平板电极式标准电容器绝缘外筒上电压分布极不均匀导致绝缘套管上局部区域电场过大的问题。在现有平板电极式标准电容分压器良好的电压线性度、稳定的电容量等特性的基础上，利用多层均压电极板，改善了平板电极式标准电容器外部的绝缘特性。

图1为根据本发明优选实施方式的不带均压电极的平板电极式标准电容器100的侧视图。如图1所示，现有的平板电极式标准电容分压器100由高压引线1、阻尼电阻2、均压环3、绝缘套管上法兰4、绝缘套管外壁5、高压电极6、采集单元7、接地电极8、悬浮电极9、绝缘支撑10、悬浮电极绝缘支撑11、绝缘套管下法兰12和底座13组成。

优选地，高压引线1和阻尼电阻2与标准电容分压器100串联；均压环3同轴安装于标准电容分压器100的上方，与绝缘套上法兰4连接；绝缘套管外壁5上方与绝缘套上法兰4连接，下方与绝缘套管下法兰12连接；底座13在最下方起支撑稳定作用。

优选地，高压电极6作为上电极与接地电极8和悬浮电极9组成的下电极为正对式的平板电极，并且平板电极式标准电容分压器100的内部充满sf6气体，所述sf6气体的压强为大气压强的至少两倍。

优选地，高压电极6与悬浮电极9间的电容量作为电容分压器的高压臂电容，接地电极8与悬浮电极9间的电容量作为电容分压器的低压臂电容。

优选地，高压电极6为圆形结构；悬浮电极9为与高压电极6正对的圆形电极，并由绝缘支撑10进行支撑，且悬浮电极9的底部与悬浮电极绝缘支持11相连接；接地电极8为与悬浮电极9同圆心的圆环电极。

现有平板电极式标准电容器结构简单、安装方便，但是高低压电极间隙处对应绝缘外筒高度处的电压降落十分剧烈，电场强度明显高于套管表面闪络场强，故而对图1所示装置做出改进，对电容分压器进行有效的均压，改进后装置简易侧视图如图2所示。

图2为根据本发明优选实施方式的带均压电极的平板电极式标准电容器简易侧视图，包括：高压电极14、绝缘固定件15、均压电极板16、绝缘套管外筒17、悬浮电极18、接地电极19以及支撑20。在绝缘套管外筒17内，高压电极14与悬浮电极18和接地电极正对式分布；均压电极板16为空心圆筒形结构，同轴地安装在高压电极14和悬浮电极18和接地电极19的周围，且在绝缘外套筒17纵向空间内由上至下且由里至外安装多层均压电极板16，且最外层的均压电极板16为1块，内部的每层均压电极板16以高压电极14电极和悬浮电极18之间气体间隙中心线为轴对称分布为上半部分和下半部分，各层均压电极板16之间均通过绝缘螺杆与绝缘固定件15连接后再连接相邻一层均压电极板16。图3为根据本发明优选实施方式的安装均压电极板后的均压原理示意图。优选地，通过仿真软件来计算所述均压电极板16的层数。

图4为根据本发明优选实施方式的绝缘固定件的结构示意图。如图4所示，绝缘固定件为实心圆环形环氧材料，侧视剖面为横卧的两个s字母型结构，在环氧材料上有三个圆环形的凹槽，包括：内侧均压电极板固定凹槽21、外侧均压电极板固定凹槽22和固定于外筒内壁用凹槽23。包括其中所述外侧均压电极板固定凹槽22开口朝上，用于固定安装外层的均压电极板；所述内侧均压电极板固定凹槽21开口朝下，用于固定安装内层的均压电极板；所述固定于外通内壁用凹槽开口朝下，用于固定在绝缘外筒套的内侧筒面上。优选地，所述内侧均压电极板固定凹槽21和所述外侧均压电极板固定凹槽22之间的距离为相邻两层均压电极板之间的距离，每个凹槽的宽度与均压电极板的厚度相匹配，每个凹槽的深度由相邻两层均压电极板所正对的面积决定。优选地，所述多个绝缘固定件中每个的厚度及材质的选取依据所固定的均压电极板的高度和重量而定。优选地，所述多个绝缘固定件中每个和均压电极板的连接处还需要使用绝缘螺栓固定。

图5为根据本发明优选实施方式的均压电极板与绝缘固定件连接的示意图，包括：绝缘套筒的内壁24、第一均压电极板25、第二均压电极板26、第三均压电极板27、第一绝缘固定件28以及第二绝缘固定件29。

图6为根据本发明优选实施方式的使用多个绝缘固定件固定标准电容器上均压电极板的方法600的流程图。如图6所示，绝缘固定件固定标准电容器上均压电极板的方法600从步骤601开始。在步骤601，步骤1，确定均压电极板的层数，每层均压电极板的尺寸和每层均压电极板位置。优选地，通过仿真软件来计算所述均压电极板的层数、均压电极的高度及相邻两层均压电极间的正对面积。

优选地，在步骤602分别根据相邻两层均压电极板之间的距离确定所述内侧均压电极板固定凹槽和所述外侧均压电极板固定凹槽之间的距离。绝缘固定件为具有一定厚度的实心圆环形环氧材料，侧视剖面为横卧的两个s字母型结构，在环氧材料上有三个圆环形的凹槽，包括：内侧均压电极板固定凹槽、外侧均压电极板固定凹槽和固定于外筒内壁用凹槽。其中所述外侧均压电极板固定凹槽开口朝上，用于固定安装外层的均压电极板；所述内侧均压电极板固定凹槽开口朝下，用于固定安装内层的均压电极板；所述固定于外通内壁用凹槽开口朝下，用于固定在绝缘外筒套的内侧筒面上。所述均压所述多个绝缘固定件中每个的厚度及材质的选取依据所固定的均压电极板的高度和重量而定。所述多个绝缘固定件中每个和均压电极板的连接处还需要使用绝缘螺栓固定。

优选地，在步骤603分别根据均压电极板的厚度确定上述两个凹槽的宽度。

优选地，在步骤604分别根据相邻两层均压电极板所正对的面积确定上述两个凹槽的深度。

优选地，在步骤605根据上述数据确定多个绝缘固定件。

优选地，在步骤606根据上述多个绝缘固定件来分别固定相邻两层均压电极板。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。