高压干式电容型电压互感器的制作方法

本发明创造涉及高压电器领域，特别是涉及一种高压干式电容型电压互感器。

背景技术：

目前用于高压的电压互感器有电磁式及电容式两种，电容式电压互感器简称cvt，与电磁式电压互感器比较有防止系统发生铁磁谐振等诸多优点，被越来越多的使用在电力系统中，电容式电压互感器主要由电容分压器和电磁单元组成，电容式电压互感器的核心部分是电容分压器，电容分压器由高压电容c1和低压电容c2串联组成。

电磁单元主要由电抗器、变压器等组成。

现有的干式电容分压器的低压电容c2绕包在高压电容c1外面，位于不同的温度场，当环境温度发生变化时，高压电容c1、低压电容c2出现较大的温度误差，导致电容式电压互感器的精度下降。而且，如果高压电容c1、低压电容c2为一体式的设计，由于尺寸较大，导致对生产工艺要求高，容易出废品，合格率较低，而且如果运行中出现故障，则需要更换整个电容分压器。

此外，现有的垂直设置的电容分压器，低压电容c2与电磁单元连接的中压点也往往暴露在空气中，对绝缘件的要求较高，如果绝缘件上有脏污或凝露时会引起较大的误差。

技术实现要素：

本发明创造的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种高精度且可靠性高的高压干式电容型电压互感器。

为实现上述目的，本发明创造采用了如下技术方案：

一种高压干式电容型电压互感器，包括干式的电容分压器和与电容分压器连接的干式的电磁单元，电容分压器包括在绝缘芯体外包绕的多个与绝缘层交替设置的电容屏构成的高压电容，以及在导电芯体外包绕的多个与绝缘层交替设置的电容屏构成的低压电容，高压电容与低压电容串联构成电容分压器，电磁单元的箱体内设有变压器，所述高压电容和低压电容依次沿电压互感器的轴向垂直设置，低压电容的一端安装在电磁单元的箱体上，高压电容安装在低压电容的另一端上，导电芯体的一端与高压电容与低压电容的连接点连接，导电芯体的另一端与箱体内的变压器连接。

优选的，所述高压电容的两端分别设有第一上法兰和第一下法兰，在低压电容的两端分别设有第二上法兰和绝缘底板，高压电容通过第一下法兰与低压电容的第二上法兰连接，低压电容通过绝缘底板与箱体连接，第一下法兰与第二上法兰电连接构成高压电容与低压电容的连接点，导电芯体的一端与第二上法兰电连接，导电芯体的另一端穿过绝缘底板与箱体内的变压器电连接。

优选的，构成低压电容的多个电容屏中的最内侧的电容屏与导电芯体之间设有环绕导电芯体的绝缘隔离层。

优选的，所述变压器设有插入式结构，导电芯体用于连接变压器的一端插入插入式结构的槽中并被绝缘包封。

优选的，所述插入式结构的槽中设有用于连接导电芯体的弹簧电缆。

优选的，构成高压电容的多个电容屏构成多个并联的电容屏组，高压电容的多个电容屏组为交替设置的正向电容屏组和反向电容屏组，高压电容的最内侧的电容屏组和最外侧的电容屏组均为正向电容屏组；构成低压电容的多个电容屏构成多个并联的电容屏组，低压电容的多个电容屏组为交替设置的正向电容屏组和反向电容屏组，低压电容的最内侧的电容屏组和最外侧的电容屏组均为正向电容屏组；所述正向电容屏组最内侧的电容屏和反向电容屏组最外侧的电容屏分别接高电位，正向电容屏组最外侧的电容屏和反向电容屏组最内侧的电容屏分别接低电位。

优选的，所述电容屏组的多个电容屏由内侧到外侧沿轴向逐渐偏移错位，且在电容屏组的两端分别形成阶梯型结构；正向电容屏组的电容屏从内侧到外侧沿轴向从高电位端向低电位端偏移，反向电容屏组的电容屏从内侧到外侧沿轴向从低电位端向高电位端偏移。

优选的，在低压电容的最内侧的正向电容屏组靠近绝缘底板的一端形成朝向内侧的阶梯型结构，在该阶梯型结构的内侧设有环绕在导电芯体中部的绝缘隔离层，绝缘隔离层仅设置在低压电容的低电位一端，且为圆锥形结构，绝缘隔离层的外径沿靠近绝缘底板的方向逐渐增加，形成与阶梯型结构匹配的紧密压接配合的锥面结构。

优选的，所述高压电容的电容量小于低压电容的电容量，且高压电容的直径等于低压电容的直径。

优选的，所述导电芯体为实心的金属杆，或者为空心的金属管，或者为独立的绝缘芯体上包覆金属屏的结构。

本发明创造的高压干式电容型电压互感器，电容分压器包括包绕在绝缘芯体上的高压电容c1和包绕在导电芯体上的低压电容c2，构成高压电容c1的多个电容屏和构成低压电容c2的多个电容屏与绝缘层交替设置分别包绕在绝缘芯体和导电芯体上，通过将高压电容c1和低压电容c2依次沿电压互感器的轴向垂直设置，能够使高压电容c1和低压电容c2位于近似的温度场，在环境温度变化时能够有效保证电压互感器的准确度，而且与充油式电容型电压互感器不同的是，不需要将压扁的电容器元件层叠(摞起来)设置后串并联组成电容分压器，更不需要容纳瓷套或有机绝缘套管和填充在容纳瓷套或有机绝缘套管内的流体或胶体的绝缘介质，不存在漏油漏气问题，维护方便，减少了很多维护、检修工作量；而且，连接在高压电容c1与低压电容c2的连接点与变压器之间的导电芯体被低压电容c2的与绝缘层交替设置的电容屏包绕，且导电芯体的另一端与箱体内的连接，不会将高压电容c1与低压电容c2的连接点暴露在外部，不会将高压电容c1与低压电容c2的连接点暴露在空气中，能够有效防止污染或凝露造成的绝缘下降和放电故障。

此外，通过在高压电容c1的两端分别设置第一上法兰和第一下法兰，并在低压电容c2的两端分别设置第二上法兰和绝缘底板，使构成电容分压器的高压电容c1和低压电容c2能够相互独立生产，有效提高生产的效率，而且高压电容c1和低压电容c2的尺寸比电容分压器整体更小，尺寸也更统一，对生产设备的要求低，能够降低生产的成本。如果高压电容c1和低压电容c2中出现损坏，只需要更换损坏的高压电容c1或低压电容c2，能够避免更换整个电容分压器带来的浪费。

附图说明

图1是本发明创造实施例高压干式电容型电压互感器的局部剖面图；

图2是本发明创造实施例低压电容的局部剖面图。

具体实施方式

以下结合附图1至2给出的实施例，进一步说明本发明创造的高压干式电容型电压互感器的具体实施方式。本发明创造的高压干式电容型电压互感器不限于以下实施例的描述。

如图1所示，一种高压干式电容型电压互感器，包括干式的电容分压器和与电容分压器连接的干式的电磁单元，电容分压器包括在绝缘芯体10外包绕的多个与绝缘层交替设置的电容屏构成的高压电容c1，以及在导电芯体20外包绕的多个与绝缘层交替设置的电容屏构成的低压电容c2，高压电容c1与低压电容c2串联构成电容分压器，电磁单元的箱体31内设有变压器32，所述高压电容c1和低压电容c2依次沿电压互感器的轴向垂直设置，低压电容c2的一端安装在电磁单元的箱体31上，高压电容c1安装在低压电容c2的另一端上，导电芯体20的一端与高压电容c1与低压电容c2的连接点连接，导电芯体20的另一端与箱体31内的变压器32连接。

本发明创造的高压干式电容型电压互感器，电容分压器包括包绕在绝缘芯体10上的高压电容c1和包绕在导电芯体20上的低压电容c2，构成高压电容c1的多个电容屏和构成低压电容c2的多个电容屏与绝缘层交替设置分别包绕在绝缘芯体10和导电芯体20上，通过将高压电容c1和低压电容c2依次沿电压互感器的轴向垂直设置，能够使高压电容c1和低压电容c2位于近似的温度场，在环境温度变化时能够有效保证电压互感器的准确度，而且与充油式电容型电压互感器不同的是，不需要将压扁的电容器元件层叠(摞起来)设置后串并联组成电容分压器，更不需要容纳瓷套或有机绝缘套管和填充在容纳瓷套或有机绝缘套管内的流体或胶体的绝缘介质，不存在漏油漏气问题，维护方便，减少了很多维护、检修工作量。

此外，连接在高压电容c1与低压电容c2的连接点与变压器32之间的导电芯体20被低压电容c2的与绝缘层交替设置的电容屏包绕，且导电芯体20的另一端与箱体31内的变压器32连接，不会将高压电容c1与低压电容c2的连接点暴露在外部，不会将高压电容c1与低压电容c2的连接点暴露在空气中，能够有效防止污染或凝露造成的绝缘下降和放电故障。

如图1所示，本发明创造的优选实施例，本实施例的高压干式电容型电压互感器，包括干式的电容分压器和与电容分压器连接的干式的电磁单元，电容分压器包括在绝缘芯体10外包绕的多个与绝缘层交替设置的电容屏构成的高压电容c1，以及在导电芯体20外包绕的多个与绝缘层交替设置的电容屏构成的低压电容c2，高压电容c1与低压电容c2串联构成电容分压器，在高压电容c1和低压电容c2的外层表面分别设有绝缘外壳，低压电容c2的绝缘外壳的底部与电磁单元的箱体31连接，电磁单元的箱体31内设有变压器32，所述高压电容c1和低压电容c2依次沿电压互感器的轴向垂直设置，高压电容c1层叠在低压电容c2上。

所述高压电容c1的两端分别设有第一上法兰11和第一下法兰12，在低压电容c2的两端分别设有第二上法兰21和绝缘底板22，高压电容c1通过第一下法兰12与低压电容c2的第二上法兰21连接，低压电容c2通过绝缘底板22安装在电磁单元的箱体31上，第一下法兰12与第二上法兰21电连接构成高压电容c1与低压电容c2的连接点，如图1中的中压电联接点4，导电芯体20的一端与第二上法兰21电连接，导电芯体20的另一端穿过绝缘底板22与箱体31内的变压器32电连接。

所述高压电容c1、低压电容c2的外层表面分别设有绝缘外壳，高压电容c1的第一上法兰11和第一下法兰12采用导电的金属材料，构成设有第一上法兰11的上侧为高压端，设有第一下法兰12的下侧为低压端的电容结构；所述低压电容c2的第二上法兰21采用导电的金属材料，第二下法兰即绝缘底板22为绝缘材料，低压电容c2内设有导电芯体20，导电芯体20与第二上法兰21电连接为中压点，是低压电容c2的高压端，低压电容c2的多个电容屏中最外侧的电容屏即末屏的引线通过绝缘外壳与电磁单元的箱体31连接以接地，末屏为低压电容c2的低压端，低压电容c2构成内侧为高压端，外侧为低压端的电容结构。

进一步，所述高压电容c1的电容量小于低压电容c2的电容量，且高压电容c1的直径与低压电容c2的直径尽量接近，最优为高压电容c1的直径等于低压电容c2的直径。比如高压电容c1电容量是12000pf，低压电容c2电容量是30000pf，低压电容c2的电容屏间的绝缘层的厚度小于高压电容c1的电容屏间的绝缘层的厚度，通过减少低压电容c2的电容屏间的绝缘层的厚度，使高压电容c1的直径等于低压电容c2的直径，环境温度变化时，能够进一步保证高压电容c1和低压电容c2的温度变化相同。当然有工艺原因很难实现完全的相等，在一定误差范围内均可认为高压电容c1的直径等于低压电容c2的直径。

优选的，如图2所示，构成高压电容c1的多个电容屏构成多个并联的电容屏组，高压电容c1的多个电容屏组为交替设置的正向电容屏组a和反向电容屏组b，高压电容c1的最内侧的电容屏组和最外侧的电容屏组均为正向电容屏组a；构成低压电容c2的多个电容屏构成多个并联的电容屏组，低压电容c2的多个电容屏组为交替设置的正向电容屏组a和反向电容屏组b，低压电容c2的最内侧的电容屏组和最外侧的电容屏组均为正向电容屏组a；所述正向电容屏组a最内侧的电容屏即为反向电容屏组b最外侧的电容屏且接高电位，正向电容屏组a最外侧的电容屏即为反向电容屏组b最内侧的电容屏且接低电位，构成电容屏组的并联。通过改变电容屏组的组数，可以改变高压电容c1和低压电容c2的电容量。而且高压电容c1和低压电容c2最内侧的电容屏组和最外侧的电容屏组均为正向电容屏组a，能够保证结构的绝缘强度。

进一步，所述电容屏组的多个电容屏由内侧到外侧沿轴向逐渐偏移错位，且在电容屏组的两端分别形成阶梯型结构c，正向电容屏组a的电容屏从内侧到外侧沿轴向从高电位端向低电位端偏移，反向电容屏组b的电容屏从内侧到外侧沿轴向从低电位端向高电位端偏移，如图1中，高压电容c1的高电位端为设有第一上法兰11的一端，低电位端为设有第一下法兰12的一端，低压电容c2的高电位端为设有第二上法兰21的一端，低电位端为设有绝缘底板22的一端。

电容屏可以采用金属屏或半导电屏，绝缘层可以采用浸有环氧树脂的玻璃丝、绝缘纸等。所述低压电容c2内的多组电容屏组的一端通过第二上法兰21并联后接高电位，另一端并联后通过多个电容屏最外侧的末屏的引线与电磁单元的箱体31连接以接地，高压电容c1中的各组电容屏组的一端通过第一上法兰11并联后接高电位与接线端子13连接，另一端通过第一下法兰12并联后接低电位。电磁单元的电器元件都用环氧树脂浇注封装。

本实施例中，所述导电芯体20为实心的金属杆，变压器32的高压端子为插入式结构34，导电芯体20用于连接变压器32的一端插入插入式结构34的槽中并被绝缘包封。当然，导电芯体20也可以是空心的金属管或者在独立的绝缘芯体上包覆金属屏的结构，都属于本发明创造的保护范围。

进一步，所述插入式结构34的槽内设有用于连接导电芯体20与变压器32的高压端的弹簧电缆33。弹簧电缆33便于导电芯体20与高压端子的紧密连接，弹簧电缆33为现有采购电缆，在此不再赘述。

优选的，如图2所示，构成低压电容c2的多个电容屏中的最内侧的电容屏与导电芯体20之间设有绝缘隔离层23。所述的绝缘隔离层23可以整体包绕导电芯体20。所述绝缘隔离层23为圆柱形结构或圆锥形结构，圆锥形结构的直径沿靠近绝缘底板23方向逐渐增大。圆柱形结构可用于包敷整个导电芯体20位于低压电容c2内的部分。优选的，采用圆锥形结构的绝缘隔离层23，绝缘隔离层23仅设置在低压电容c2的低电位一端。由于导电芯体20具有中压点电位，导电芯体20与低压电容c2的最内的第一组电容屏组各屏间电位差较大，通过绝缘隔离层23能够增加导电芯体20与低压电容c2的第一组电容屏组之间的绝缘水平，保证绝缘的可靠性，避免击穿出现故障。

进一步，构成低压电容c2的多个电容屏中的最内侧的电容屏，就是低压电容c2的最内侧的正向电容屏组a最内侧的电容屏，与导电芯体20之间设有环绕导电芯体20的绝缘隔离层23。在低压电容c2的最内侧的正向电容屏组a靠近绝缘底板22的一端形成朝向内侧的阶梯型结构c，在该阶梯型结构c的内侧设有环绕在导电芯体20中部的绝缘隔离层23，绝缘隔离层23仅设置在低压电容c2的低电位一端，且为圆锥形结构，绝缘隔离层23的外径沿靠近绝缘底板22的方向逐渐增加，形成与阶梯型结构c匹配的紧密压接配合的锥面结构d(锥面结构在图2示出的截面图为直斜面)。

需要说明的是本实施例说明中“轴向”所指的是绝缘芯体10或导电芯体20的轴向，“内侧”所指的是沿绝缘芯体10的径向靠近绝缘芯体10的部位，或沿导电芯体20的径向靠近导电芯体20的部位，“中压点电位”并非指具体的中压，仅指电容分压器的高压电容c1与低压电容c2连接点的电位，也并非指位于高压端电位和低压端电位中间1/2的电位。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明创造所作的进一步详细说明，不能认定本发明创造的具体实施只局限于这些说明。对于本发明创造所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明创造的保护范围。