CN101656435B - 一种用于大电流高压输电母线的取电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大电流高压输电母线的取电方法，它是通过在二次低压设备壳体内距离高压输电母线2-5mm的位置安装磁感线圈，该磁感线圈由线圈骨架、铁芯和镀银铜线构成，所述的线圈骨架有聚四氟乙烯材质制成，所述的铁芯是将规格不低于2000目的磁氧化铁粉捣实并封装在线圈骨架内构成的，所述的镀银铜线是缠绕在线圈骨架上的。然后将二次低压设备固定在高压输电母线上。母线负载时，磁感线圈产生感应电流后，配合滤波电路、降压稳压电路和组合电源切换电路，形成恒压恒流的电源后为二次低压设备供电。该取电方法可取电30-240mA，满足高压大电流环境下的二次低压设备用电所需。

Description

一种用于大电流高压输电母线的取电方法

技术领域

本发明涉及高压取电领域，特别是指一种用于大电流高压输电母线的取电方法。

背景技术

随着电力设备自动化程度的提高，在一次高压大电流的环境中，越来越多地出现了二次低压设备，如仪器仪表、数据采集、发射装置、敏感装置等，而这些低压设备要正常工作就都离不开低压电源。根据电力行业的安全要求，高压环境和低压环境之间是绝对不允许有任何的电信号导线搭载或连接，因此，不借助外接电源为这些低压设备供电就成了此类产品应用的最大难题。

目前，为这些低压设备供电的方法大致有：电池供电、电容降压式供电、CT方式供电、光电转换式供电，但这些取电供电方法在应用中都存在巨大的缺陷。采用电池供电时，由于电力设备的高压环境是相对封闭的，不能随意停电，因此使用一次性电池就无法在电池耗尽时及时更换新的电池，而充电电池又因为耐高温性能差，根本无法适用在封闭的大电流发热空间内。采用电容降压取电方法供电时，首先需要在电容的外部制作一个大的绝缘体，这样庞大的体积在对体积和绝缘距离要求非常严格的电力设备中根本无法实现，而且该方式下的取电装置一般只能产生200uA左右的电流，无法让一般的仪表和装置工作。采用CT取电方法供电时，虽然能获得比较稳定的电源，但是体积和安装同样受到很大制约；同时，作为CT核心的铁芯工作时候必须将高压大电流的输电线(简称母线)环绕起来，这个铁芯庞大的体积在很多小型空间内会引起安全事故，而且铁芯的制作必须根据不同的高压设备进行定做，生产时需要开做模具，周期长，成本高，应用非常不便。采用光电取电方法供电时，由于要使用地面激光发射装置、激光传导的光纤光缆、光电转换用的光电池阵列、光学折射聚光系统等，增加了仪表体积、精密复杂性及测控仪表装备的成本，同时转换的电能十分有限；并且，光纤爬缚会带来电力输电线路布局和绝缘及安全方面诸多隐患。

因此，这些传统的取电供电方式都存在重大缺陷和致命弱点，也极大的制约了此类设备的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于大电流高压输电母线的取电方法，通过一个结构简单、体积较小、成本低廉、生产安装简便的高压取电电源装置，便能为一次高压大电流环境中的二次低压设备提供长效稳定的电力供给。

为实现本发明的目的，拟采用以下实施步骤：

一种用于大电流高压输电母线的取电方法，其特征在于：

a、使用磁感线圈，该磁感线圈是由线圈骨架(5)、铁芯(6)和镀银铜线(7)构成，在二次低压设备(2)的壳体内安装磁感线圈，磁感线圈固定在壳体内的位置应当保证：当二次低压设备(2)固定到输电母排(1)上时，磁感线圈距离输电母排(1)的距离为2-5mm；

b、将二次低压设备(2)固定在输电母排(1)上；

c、当磁感线圈产生电流后，配合滤波电路、降压稳压电路和组合电源自动切换电路，形成恒压恒流的稳压电源后为二次低压设备(2)进行供电。

作为优选，所述的线圈骨架由聚四氟乙烯材质制成，长60mm，直径15mm，壁厚1mm。

作为优选，所述的铁芯由规格不低于2000目的磁氧化铁粉制成，捣实并用502胶水滴封在线圈骨架的内部。

作为优选，所述的镀银铜线的直径为2mm并以1mm为间隔绕组在线圈骨架上。

作为优选，所述的当输电母排为扁平母排时，用螺钉将二次低压设备固定在输电母排上；当输电母排为圆柱母排时，用抱拉扎箍自锁带将二次低压设备固定在输电母排上。

所述的二次低压设备包括：

1、弱电系统的高压变压器下行电力配电柜母线在线触头温湿测控、电力运行状态指示、电流、电压、电功、带电警示、功率因素指示、电力输电线路故障分析数据收发、计量仪表装备设施、电力设施无线视频和无线数据收发、仪表通信等仪器仪表系统；

2、强电系统的变电站所系统和户外超高压系统在线触头温湿测控、电力运行状态指示、电流、电压、电功、带电警示、功率因素指示、电力输电线路故障分析数据收发、计量仪表装备设施、电力设施无线视频和无线数据收发、仪表通信等仪器仪表系统；

所述的滤波电路、降压稳压电路和组合电源自动切换电路为常用电路。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的取电装置成本低廉比较：

本发明取电仅有一个成本很低廉的线圈，不需要硅钢片铁芯(简称CT)或其他优质的高导磁材料铁芯，因此，一是没有棘手的铁芯电磁饱和现象，没有为了减低磁饱和影响而付出的测控装备配套成本代价和测控装备的体积代价；二是可为国家节约大量硅钢片材、铜线材及其他高导磁合金贵重有色金属资源。不需要光纤光缆、光电转换用的光电池阵列、光学折射聚光系统等，降低了成本；

2、本发明的取电装置工艺、结构和安装实现简便：

取电装置由于不用CT铁芯，采用非接触无源取电的电源，一是电子式测控仪表装备的防爆密封性能好；二是体积小(约70mm×80mm)，重量轻(约150g)，结构精简；三是壳内稳固的屏蔽和环氧树脂密封的线圈距母线2-5mm；四是整机不受电力输电线路布局空间大小、母线体积大小和母线分布结构空间的限制；五是不受配电设备各自相互差异而带来应用施工方面的限制；六是仅用两根M3×10螺钉或两根四氟抱拉扎箍即可稳固安装，安装省时省力，节省了安装材料成本，同时带来绝缘性能好的优势。

3、本发明的取电装置电磁兼容，稳定可靠：

本装置由于采用无CT非接触超导自旋电子电动势无源取电的电源，加之优越屏蔽滤波，一是电源系统无有上下通道的干扰串入串出；二是无电磁饱和无干扰浪涌电流；因此提升电源抗御干扰能力，电磁兼容，稳定可靠，可取电30-240mA，满足低功耗的电子式四路采样信号和无线发射仪表装备使用。

附图说明

图1是磁感线圈骨架纵切面图。

图2为磁感线圈结构示意图。

图3为扁平母排的安装示意图。

图4为圆柱母排的安装示意图。

图5为滤波电路图。

图6为降压稳压电路图。

图7为组合电源的自动切换电路。

图8为电路结构总图。

图9为本发明实施例结构框图。

图中的标号为：1：母排；2：二次低压设备；3：螺钉；4：抱拉扎箍自锁带；5：线圈骨架；6：铁芯；7：镀银铜线；

具体实施方式

下面结合附图及实施例来说明本发明的技术方案：

图1为磁感线圈骨架5的纵切面示意图，其磁感线圈骨架5是由聚四氟乙烯材质制成。图2为磁感线圈的结构示意图，其中的镀银铜线7缠绕在线圈骨架5上，并将磁氧化铁粉的粉料捣实并封装在线圈骨架5的内部即形成铁芯6，VCT1、VCT2作为接线与滤波电路相连。作为优选，所述的线圈骨架5的长度是60mm，直径15mm，壁厚1mm，所述的镀银铜线7直径为2mm并以1mm为间隔绕组在线圈骨架5上，所述的磁氧化铁粉规格为2000目，并用502胶水滴封在线圈骨架5的内部。具体实施中，磁氧化铁粉的规格越高，取电效果越佳。

图3为母线输电母排为扁平母排时，二次低压设备2固定在母排1上时的示意图。在二次低压设备2上两端相对称的位置上用螺钉3将二次低压设备2固定在母排1上。图4为母线输电母排为圆柱母排时，二次低压设备2固定在母排1上时的示意图。便用两根聚四氟乙烯抱拉扎箍自锁带4即可以将二次低压设备2固定在母排1上。当二次低压设备2固定到输电母线1后，应当保证，二次低压设备2壳体内的磁感线圈与输电母线1的距离为2-5mm。需特别说明的是，磁感线圈与输电母线1的距离越小时，取电效果越佳。

图5示意了滤波电路组件的电气连线情况，VTC1、VTC2为磁感线圈接线输入端，LT1、LT2、LT3、LT4、C501、C502、C503构成改进的低频共模储能两级LC滤波；C504、C121、C122、C123、C124、C508构成直流电压退耦滤波组件电路。本电路的特点：一是LT1、LT2、LT3、LT4构成一体式低频共模滤波；二是LT1、LT2、LT3、LT4同时构成储能的功能，满足负载脉冲震荡波峰电流的需要；三是LT1、LT2、LT3、LT4构成两级LC式既可工频滤波又有储能作用的双重功能，具有很强的电磁兼容性。

图6示意了降压稳压电路组件的电气连线情况，U64构成自旋电动势电流整流和耐高低温(-55～125℃)、低噪音、低功耗、大电流、线性稳压开关电源，配合适应恶劣工况环境。作为优选，U64芯片型号为LT1764-3.3。

图7示意了组合电源的自动切换电路组件。当母线无负载，磁感线圈无法产生感应电流时，便自动切换到由长效大容量电池DC1进行供电，以备安装调试时短时应用。

图8为电路结构总图，即整流滤波电路、降压稳压电路以及组合电源自动切换电路组合应用时的电路连线示意图。

图9为本发明实施例结构框图。用耐高温环氧树脂固干胶将磁感线圈灌封二次低压设备2的壳体内，并用壳内屏蔽隔离墙将磁感线圈单独隔离起来。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种用于大电流高压输电母线的取电方法，其特征在于：

a、使用磁感线圈，该磁感线圈是由线圈骨架(5)、铁芯(6)和镀银铜线(7)构成，在二次低压设备(2)的壳体内安装磁感线圈，磁感线圈固定在壳体内的位置应当保证：当二次低压设备(2)固定到输电母排(1)上时，磁感线圈距离输电母排(1)的距离为2-5mm；

所述的线圈骨架(5)由聚四氟乙烯材质制成，长60mm，直径15mm，壁厚1mm；

所述的铁芯(6)由规格不低于2000目的磁氧化铁粉制成，将磁氧化铁粉的粉料捣实并用502胶水滴封在线圈骨架(5)的内部；

所述的镀银铜线(7)的直径为2mm并以1mm为间隔绕组在线圈骨架(5)上；

b、将二次低压设备(2)固定在输电母排(1)上，当输电母排(1)为扁平母排时，用螺钉(3)将二次低压设备(2)固定在输电母排(1)上；当输电母排(1)为圆柱母排时，用抱拉扎箍自锁带(4)将二次低压设备(2)固定在输电母排(1)上；

c、当磁感线圈产生电流后，配合滤波电路、降压稳压电路和组合电源自动切换电路，形成恒压恒流的稳压电源后为二次低压设备(2)进行供电。

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