CN101615502A - 一种双层钟罩式电压电流传感器 - Google Patents

Abstract

一种双层钟罩式电压电流传感器，包括绝缘支座、内金属罩、外金属罩、一次载流导线和二次电流线圈，所述两金属罩轴向相同安装于绝缘支座上，且外金属罩套设于内金属罩外，所述外金属罩的外表面环绕固定有一次载流导线，所述内金属罩接地，其内部与一次载流导线等高的位置设有二次电流线圈，且该二次电流线圈与位于内金属罩的一条引出电缆连接，所述内金属罩还接有一测量输出电压的导线，其双层金属罩屏蔽的特殊结构，使置于内金属罩内部的低压测量电路受外界影响小，测量电路能够可靠稳定地工作，分压比、电流比的改变方便，可以适应较大范围的电流和电压等级。

Description

一种双层钟罩式电压电流传感器

技术领域

本发明涉及高电压大电流测量用传感器，具体地说涉及一种双层钟罩式电压电流传感器，用于高电压电流的测量，供10kV及以上电力系统计量、保护、监测使用。

背景技术

随着国内电力系统的高速发展，代表变电站自动化技术最高水平的数字化变电站已开始大量进入工程应用。实现数字化变电站的一个主要条件就是：一次设备智能化，而用来测量电压电流的互感器是其中的关键部分。目前国内外主要采用电子式互感器或光纤互感器，已有的电子式互感器大多数都采用多级电容串联分压测量电压，采用Rogowski线圈测量电流。多级电容串联的电子式电压互感器使用的电容量小，就容易受到外界分布电容的干扰，受温度、湿度、电磁场、污秽等外在因素影响大，存在分压比容易发生漂移的现象；使用的电容量大，响应速度就上不去，同时电荷贮存问题严重影响重合闸。电流互感器由于Rogowski线圈是套在高压母线上的，导致绝缘处理难度大，低压测量电路容易受高压影响。

目前国内部分互感器均采用电容分压原理测量电压，有些用改进的柱状电容环套在导电线路外面来实现，Rogowski线圈测量电流，这类结构的组合式电子电压电流互感器依旧存在以下问题：高压载流导体穿过整体结构，严重影响到低压电路，组合结构复杂，高压绝缘处理难度大，测量稳定性较差，制造成本也更高，不利于电子电压电流互感器的工业应用。

发明内容

本发明的目的是发明一种双层钟罩式电压电流传感器，其结构简单、制造容易，且双层金属罩屏蔽的特殊结构，使置于内金属罩内部的低压测量电路受外界影响小，测量电路能够可靠稳定地工作，分压比、电流比的改变方便，可以适应较大范围的电流和电压等级。

本发明的技术方案是：一种双层钟罩式电压电流传感器，包括绝缘支座、内金属罩、外金属罩、一次载流导线和二次电流线圈，所述两金属罩轴向相同安装于绝缘支座上，且外金属罩套设于内金属罩外，所述外金属罩的外表面环绕固定有一次载流导线，所述内金属罩接地，其内部与一次载流导线等高的位置设有二次电流线圈，且该二次电流线圈与位于内金属罩的一条引出电缆连接，所述内金属罩还接有一测量输出电压的导线。

所述绝缘支座从中部分离为两部分，所述外金属罩安装与两部分的顶部，所述内金属罩安装于绝缘支座分离部分的底部，并与分离的部分形成一收容腔。

所述内金属罩内部设有两个绝缘圈，将所述收容腔分成三部分。

所述内金属罩和外金属罩为非磁铁材料制成。

所述内金属罩与外金属罩之间填充有绝缘物质。

所述绝缘支座底部设有一支架，支架固定一个与内金属罩轴向相同的线圈骨架，所述二次电流线圈绕在该线圈骨架上。

所述二次电流线圈和一次载流导线组成一电磁感应原理的变压器，其可以为有铁心或空心。

附图说明

图1是本发明实施例的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1的标记说明：绝缘支座1，内金属罩2，外金属罩3，SF6气体4，一次载流导线5，收容腔6，绝缘圈7，线圈骨架8，二次电流线圈9，支架10，引出电缆11，导线12。

如图1所示，本发明的双层钟罩式电压电流传感器由下列部件组成，其连接关系是：绝缘支座1从中部分离成两部分，外金属罩3安装在该绝缘支座1的顶部，内金属罩2沿着两部分相对的侧面，安装于绝缘支座1的底部，并与分离部分形成一收容腔6。内金属罩2与所述外金属罩3轴向相同套设于其内部，且高于外金属罩3，两金属罩之间填充有绝缘物质，可以为气体、液体、固体等，本实施例中，两金属罩均为钟罩形设置，二者之间充有SF6气体，使高压大电流回路对置于内金属罩2的测量电路影响很小，保证了测量电路的稳定工作。所述外金属罩3的外表面环绕固定有一次载流导线5，其与外金属罩3绝缘。内金属罩2的收容腔6内，设有将收容腔6分为三部分的两个绝缘圈7，且三个部分容积相差不大，在所述三部分的中部设有一个线圈骨架8，其由一个支架10固定在所述绝缘支座1的底部正中，且与内金属罩2以及外金属罩3的轴向相同。二次电流线圈9绕制在线圈骨架8上，并与位于内金属罩2的引出电缆11连接，根据电磁感应原理，二次电流线圈9输出电流将与一次电流保持线性关系，因此引出电缆12输出电流测量信号。内金属罩2接地，其上还连接一导线12，根据电容分压原理经由导线12输出电压测量信号。由电磁感应原理可知，一次电流的磁场必须穿过二次电流线圈9，因此内金属罩2和外金属罩3必须用非铁磁材料制作(如铝合金)。

本发明的测量原理是采用基本的电容分压来测量电压、采用电磁感应原理的变压器来测量电流。该双层钟罩式电压电流传感器的内、外金属罩组成柱状电容环套，柱状电容环的等效电容构成了电容分压的基本回路，柱状电容环的等效电容计算公式如下：

$c=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_r{\mathrm{\ϵ}}_{0}L}{\ln (D/d)}$

式中：L——电容环长度；

D——电容环的直径；

d——导电杆的直径。

可以通过采用公式先进行初步计算，根据不同的电压等级来调整内金属罩2和外金属罩3的直径和长度，以满足不同的分压比和不同电压登记的绝缘要求。

另外，二次低压电流线圈9与一次载流导线5组成电磁感应原理的变压器，此变压器可以用铁心也可以不用铁心(空心变压器)，其耦合系数可以根据一次电流的大小进行调整，以适应不同应用条件。

本发明的双层钟罩式电压电流传感器，可以同时测量高压电压和电流，并且一次高压大电流在外金属罩3，二次低压电压电流测量在内金属罩2，独特的钟罩形设置，使高低压之间是均匀电场，绝缘很好处理；另外，本发明可以适应各种电压等级和各种电流变比，只需要调整内、外金属罩之间的距离即可适应不同电压等级、调整二次线圈的匝数(必要时可调整一次载流导线的匝数)即可适应不同电流变比，而这些调整是比较方便的；本发明结构简单，加工制造容易，因此制造成本较低、整体体积小、重量轻。

Claims (7)

1、一种双层钟罩式电压电流传感器，包括绝缘支座、内金属罩、外金属罩、一次载流导线和二次电流线圈，其特征在于：所述两金属罩轴向相同安装于绝缘支座上，且外金属罩套设于内金属罩外，所述外金属罩的外表面环绕固定有一次载流导线，所述内金属罩接地，其内部与一次载流导线等高的位置设有二次电流线圈，且该二次电流线圈与位于内金属罩的一条引出电缆连接，所述内金属罩还接有一测量输出电压的导线。

2、如权利要求1所述的双层钟罩式电压电流传感器，其特征在于：所述绝缘支座从中部分离为两部分，所述外金属罩安装与两部分的顶部，所述内金属罩安装于绝缘支座分离部分的底部，并与分离的部分形成一收容腔。

3、如权利要求2所述的双层钟罩式电压电流传感器，其特征在于：所述内金属罩内部设有两个绝缘圈，将所述收容腔分成三部分。

4、如权利要求1所述的双层钟罩式电压电流传感器，其特征在于：所述内金属罩和外金属罩为非磁铁材料制成。

5、如权利要求1所述的双层钟罩式电压电流传感器，其特征在于：所述内金属罩与外金属罩之间填充有绝缘物质。

6、如权利要求1所述的双层钟罩式电压电流传感器，其特征在于：所述绝缘支座底部设有一支架，支架固定一个与内金属罩轴向相同的线圈骨架，所述二次电流线圈绕在该线圈骨架上。

7、如权利要求1所述的双层钟罩式电压电流传感器，其特征在于：所述二次电流线圈和一次载流导线组成一电磁感应原理的变压器，其可以为有铁心或空心。

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