一种用于GIS母线电压测量的光学电压传感器挂接装置的制作方法

本实用新型属于电测量技术领域，涉及用于超高压交流输变电系统的光学电压传感器，具体涉及一种用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置。

背景技术：

超高压交流输变电系统中气体绝缘开关设备(gasinsulatedswitchgear，简称gis)具有占地面积小、密封性好、受环境影响小、运行可靠性高、检修周期长、运行费用低等显著优点，在我国电网得到广泛应用。运行中的gis，不仅要面临来自电力系统的谐振和雷电过电压等威胁，还要耐受由其自身隔离开关、接地开关及断路器操作时产生的快速暂态过电压(vfto)。这些过电压的存在，严重威胁到gis变电站乃至电力系统的稳定运行。变电站现有的电压测量设备频率响应低，无法满足暂态过电压的测量需求。

目前，已有许多研究机构提出基于pokels效应的电压测量方法。申请号为cn201510187781.4的专利申请文件公开了一种电力系统全光学过电压监测装置，具有较高的测量可靠性和较宽的频率范围，在工频和过电压频率下响应一致，能兼顾工频电压以及内部和外部过电压的测量。

基于此类测量方法，“集成于gis腔体的光学电压互感器”(专利申请号为cn201110288616.x)及“一种基于pockels效应的光学vfto测量系统”(专利申请号为cn201410285845.x)都提出将光学电压传感器安装在gis内部，以实现对母线电压进行测量的方法。然而由于光学电压传感器的内置，不仅使得设计与安装成本大大增加，还给设备的运行与维护带来困难。

由此，内置光学电压传感器已成为光学电压传感器在gis上发展应用的一大障碍，亟待开发一种方便快捷、安全稳定的装接方式，实现光学电压传感器在gis上的安装应用。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的由于光学电压传感器内置引起的安装和维护不方便，成本高等问题，本实用新型提出了一种用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，该装置能够方便、安全、牢固的将光学电压传感器固定于gis外壳上，实现对gis母线电压的测量。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现。

本实用新型提供的一种用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，将光学电压传感器固定于gis盆式绝缘子绝缘部分外表面上，利用光学电压传感器对该处的电场分布进行测量，从而实现对gis母线电压的测量。该挂接装置包括挂接装置壳体，设置于挂接装置壳体内、用于架设光学电压传感器的配套传感器支架和压板，设置于挂接装置壳体上、与光学电压传感器配套使用的光纤法兰及将挂接装置壳体固定于gis壳体法兰上的连板；所述挂接装置壳体设计有一与盆式绝缘子及gis壳体法兰贴合的开口面；所述支架和压板数量均为两个，支架对称分布于挂接装置壳体内底面中心位置，两个之间的距离小于光学电压传感器长度或宽度，压板两端通过调节紧固螺钉将光学电压传感器压接固定于支架上。

上述用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，为了便于安装、并有效屏蔽变电站内的电磁干扰，所述挂接装置壳体可以设计为一面开口的长方体不锈钢盒子，开口面一对接触边设计为与gis盆式绝缘子宽度方向平行直线，其长度略大于gis盆式绝缘子外表面宽度，另一对接触边设计为与gis盆式绝缘子外表面弧度适配的弧线形，从而实现挂接装置壳体开口面与盆式绝缘子及gis壳体法兰的紧密贴合。

上述用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，所述支架的设计高度需要根据挂接装置壳体深度和gis盆式绝缘子外表面弧度所确定，从而使光学电压传感器尽可能靠近gis盆式绝缘子外表面而不接触，并与挂接装置壳体内壁之间均保持大约3～5cm的距离。在优选的实现方式中，光学电压传感器与gis盆式绝缘子外表面之间间隙大小在1cm以内。

上述用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，光纤法兰数量为两个，两个光纤法兰向内的接口分别与光学电压传感器的输入、输出光纤接口相连，向外的接口与传输光纤接口相连。光学电压传感器的输入、输出光纤通过两个光纤法兰引出到挂接装置外部，从而实现光学电压传感器与其配套的激光源和光探测器的连接。

上述用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，所述连板上设计有槽孔，挂接装置壳体外侧面设置的第一螺栓和盆式绝缘子及gis壳体法兰上的第二螺栓通过与之配套的螺母固定于连板槽孔内，使挂接装置壳体与gis壳体等电位连接。所述第一螺栓与第二螺栓直径相等。所述连板材质为扁钢。所述连板槽孔宽度与第一螺栓和第二螺栓直径相等。

上述用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，为了使光学电压传感器周围电场不发生畸变，所述支架、压板及用于固定支架和压板的紧固螺丝材质均为相对介电常数较小的绝缘材料，例如尼龙、聚四氟乙烯材料等等。

为了实现对gis母线电压的有效测量，可以根据不同结构的gis设备，选择挂接装置及光学电压传感器的合适安装位置。当将其应用于开放式盆式绝缘子的单极单箱式gis设备时，该挂接装置适合挂接于盆式绝缘子外表面的任一位置。当将其应用于开放式盆式绝缘子的三极共箱式gis设备时，需同时放置三个挂接装置，分别置于距离三相母线最近的盆式绝缘子表面位置。当将其应用于带金属环盆式绝缘子的单极单箱式gis设备时，需挂接于盆式绝缘子的浇注孔处。

与现有技术相比，本实用新型用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置具有以下有益效果：

(1)本实用新型提供的挂接装置，通过挂接装置壳体和连板将光学电压传感器固定于gis盆式绝缘子绝缘部分的外表面上，利用光学电压传感器对该处的电场分布进行测量，不仅可以实现对gis母线电压的测量，而且可以在不影响一次设备运行的情况下，实现传感器的安装拆卸和运行维护；

(2)本实用新型提供的挂接装置，挂接装置壳体与gis壳体法兰间固定连接以及光学电压传感器支架与压板和挂接装置壳体间固定连接的方式，可以保证光学电压传感器在测量过程中不发生位移，从而保证测量结果的准确；

(3)本实用新型提供的挂接装置，挂接装置壳体为一面开口的不锈钢半封闭结构，且挂接装置壳体与gis壳体法兰间的等电位连接，这样可以有效屏蔽变电站内的电磁干扰；

(4)本实用新型提供的挂接装置，将挂接装置壳体通过螺栓、连板与gis壳体法兰固定的方式，具有装卸方便、可根据需求改变测量点位置的优点，适于在本领域内推广使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例1中的光学电压传感器挂接装置与gis盆式绝缘子安装示意图。

图2为图1中a部分放大图。

图3为图2的侧视图。

图4为本实用新型实施例2中的光学电压传感器挂接装置与gis盆式绝缘子安装示意图。

图5为本实用新型实施例3中的光学电压传感器挂接装置与gis盆式绝缘子安装示意图。

图中，1-挂接装置壳体，2-第一螺栓、3-连板，3-1-槽孔，4-支架，5-压板，6-光纤法兰，7-盆式绝缘子，8-第二螺栓，9-gis壳体法兰，10-光学电压传感器，11-接地扁钢，12-浇注孔。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的描述。

实施例1

本实施例以应用于开放式盆式绝缘子的单极单箱式gis设备的光学电压传感器挂接装置为例，对本实用新型给出的挂接装置结构及使用方法进行详细说明。开放式盆式绝缘子环境下，影响测量的主要结构包括gis盆式绝缘子7、位于盆式绝缘子7边缘两侧的gis壳体法兰9，以及沿其环面均匀布设的若干用于连接盆式绝缘子7边缘两侧gis壳体法兰9的第二螺栓8。gis壳体法兰通常设置有接地扁钢11，接地扁钢11通过第二螺栓8和配套螺母固定于gis壳体法兰9上。

如图1至图3所示，本实施例提供的用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，包括挂接装置壳体1，设置于挂接装置壳体内、用于架设光学电压传感器的配套传感器支架4和压板5，设置于挂接装置壳体上、与光学电压传感器配套使用的光纤法兰6及将挂接装置壳体1固定于gis壳体法兰9上的连板3。

如图2所示，挂接装置壳体1为一面开口的不锈钢长方体盒子，开口面与盆式绝缘子及gis壳体法兰9表面紧密贴合。开口面一对接触边设计为直线，其与gis盆式绝缘子宽度方向平行，其长度略大于gis盆式绝缘子外表面宽度，略小于gis盆式绝缘子两侧壳体法兰边缘之间的距离；另一对接触边设计为弧线形，其弧度与gis盆式绝缘子外表面弧度相同。

如图2及图3所示，支架4和压板5数量均为两个，支架对称分布于挂接装置壳体内底面中心位置，两个之间的距离小于光学电压传感器长度或宽度。支架4的设计高度需要根据挂接装置壳体深度和gis盆式绝缘子外表面弧度所确定，本实施例中，光学电压传感器与gis盆式绝缘子外表面之间间隙大小在1cm以内，从而使光学电压传感器尽可能靠近gis盆式绝缘子外表面而不接触，并与挂接装置壳体内壁之间均保持大约3～5cm的距离，以实现传感器周围电场强度足够大且连续、不畸变。支架4为框型结构，上、下两个端面上均设计有与紧固螺钉配合的螺孔，以实现支架与壳体、支架与压板的固定。

如图2及图3所示，压板5长度与支架长度相匹配，压板上开设有与支架对应位置的螺孔。光学电压传感器10放置于支架4上，再通过紧固螺钉将压板5与支架4连接，以实现传感器的压接固定。

为了使传感器周围电场分布不发生畸变，支架、压板和紧固螺钉均采用相对介电常数较小的聚四氟乙烯制作。

如图2及图3所示，挂接装置壳体1底部设置有两个光纤法兰6，两个光纤法兰6向内的接口分别与光学电压传感器10的输入、输出光纤接口相连，向外的接口与传输光纤接口相连。光学电压传感器10的输入、输出光纤通过两个光纤法兰6引出到挂接装置外部，从而使光学电压传感器10与其配套的激光源和光探测器的连接，以实现对gis母线电压的测量。

如图2所示，连板数量为四个，分为两组，分别位于挂接装置壳体1的两侧，每一侧的两个连板与同侧的第一螺栓2和第二螺栓8连接，从而使挂接装置壳体固定于gis壳体上。第一螺栓2的数量为四个，分为两组，对称设置在挂接装置壳体的两侧，第一螺栓在挂接装置壳体上的位置应与第二螺栓8、连板3配合，使挂接装置壳体开口面与盆式绝缘子及gis壳体法兰表面紧密贴合。第二螺栓8的数量为两个，贯穿于盆式绝缘子和gis壳体法兰，通过原配螺母紧固于壳体法兰上，螺栓两端均冒出约2cm，且带螺纹。第一螺栓2与第二螺栓8直径相等。两侧第一螺栓的长度保证其与挂接装置壳体宽度的总和等于第二螺栓8长度。连板材质为扁钢，连板3上设计有槽孔3-1，连板槽孔宽度与第一螺栓和第二螺栓直径相等，使第一螺栓2和第二螺栓8得以卡入其中，其长度适当大于第一螺栓2与相应第二螺栓8之间的间距，再通过紧固螺母实现连板与gis壳体法兰9、连板与挂接装置壳体的连接固定，从而达到挂接装置壳体与gis壳体法兰固定和等电位连接的目的。

上述挂接装置的安装方法为：首先将支架4通过紧固螺钉固定于挂接装置壳体底部，然后通过压板5和紧固螺钉将光学电压传感器10压接于支架4上，将传感器的输入、输出光纤分别与两个光纤法兰连接，再将挂接装置壳体放置于盆式绝缘子外表面并贴合，并利用连板3、第一螺栓2、第二螺栓8及配套螺母，将挂接装置壳体固定于gis壳体上。

上述挂接装置更加适合应用于室内的gis设备。为了应用在露天gis设备上，需要对挂接装置壳体与盆式绝缘子、gis壳体的接触边做防水密封处理。

针对本实施例中的，开放式盆式绝缘子的单极单箱式gis设备，该挂接装置可以安装在盆式绝缘子外表面的任一位置，为了安装方便，可避开接地扁钢11所在位置。

实施例2

本实施例针对的是开放式盆式绝缘子的三极共箱式gis设备，这里盆式绝缘子外表面及其周围结构与实施例1中单极单箱式gis设备给出的相同。为了实现对该类设备gis母线电压的测量，需要三个用于gis母线电压测量的光学电压传感器挂接装置，如图4所示，三个挂接装置分别位于距离a、b、c三相母线最近的盆式绝缘子表面位置a、b、c。

该实施例中的挂接装置结构与实施例1中给出挂接装置结构相同，这里不再赘述。

上述三个装置分别位于a、b、c处的挂接方法，会使每个传感器接收到一个复合信号，该信号包含了另外两个非测量相耦合过来的信号。为得到测量相的真实电压，需对此复合信号进行解耦和处理，具体处理方法参见申请号为cn201010209837.9的申请文件。

通过本实施例提供的挂接装置，首次实现了光学电压传感器在三极共箱式gis母线电压测量上的应用。

实施例3

本实施例针对的是带金属环盆式绝缘子的单极单箱式gis设备，金属环包裹盆式绝缘子外环圆周表面，金属环设计有一个盆式绝缘子浇注孔12，原厂gis设备的浇注孔12表面有一铁皮覆盖，在安装挂接装置前，将该铁皮取下。金属环沿环面均匀设置若干第二螺栓8，但其位置不与浇注孔重叠，故不影响测量。

本实施例中采用的挂接装置结构与实施例1中给出挂接装置结构相同，这里不再赘述。

该挂接装置安装于盆式绝缘子浇注孔外侧。由于浇注孔较小，带金属环盆式绝缘子表面处的电场信号会远小于开放式盆式绝缘子，故需适当调整传感器支架4高度，使传感器更靠近于盆式绝缘子表面，在优选的实现方式中，是使光学电压传感器与gis盆式绝缘子外表面之间间隙大小在0.5cm以内。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本实用新型的原理，应被理解为本实用新型的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本实用新型公开的这些技术启示做出各种不脱离本实用新型实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本实用新型的保护范围内。