CN102379014B - 高压用多量程电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多量程电流互感器，其特别可用于包括位于一个壳体中的电流互感器(1)和电压互感器(2)的高压组合式互感器中。根据本发明的互感器包括位于金属壳体(3)中并由电气互连并连接外部电流提供端子(P1)和外部电流输出端子(P2)的至少两个电流电路构成的电流路径(11)。外部电流提供端子(P1)为金属板，电流路径(11)的端子连接至该金属板并且其位于牢固固定在金属壳体(3)的壁中的套管(14)中。该互感器的特征在于，在套管(14)中放置有至少两个外部端子(K1，K2...Kn)形式的金属元件，其用于通过一个外部夹具(17)将电流路径(11)的一端与外部电流提供端子(P1)电气连接。电流路径(11)的另一端永久连接至内部端子(12)，该内部端子(12)在互感器内部固定至金属壳体(3)的壁上。内部端子(12)为与外部电流输出端子(P2)连接的触头，外部电流输出端子(P2)为互感器壳体(3)的组成部分。

Description

高压用多量程电流互感器

本发明的主题为一种高压用的、特别是可用于组合高压互感器中的高压用的多量程电流互感器(multirange current instrumenttransformer)，其中组合高压互感器由位于一个壳体中的电压互感器和电流互感器构成。

已知一些多量程电流互感器的设计，其中，初级绕组位于填充有绝缘/冷却液体或气体的金属容器中，而用于提供电流、改变量程、以及导出电流的初级绕组的末端和始端经由位于容器壳体中的套管从容器中伸出到位于容器壳体上在容器的相对壁上的两个相对接线条。电流量程通过对应于绕组电流的给定测量范围用夹具连接线圈始端和线圈末端进行切换。该连接必须在两个接线条上都进行，这一点由于夹具的数量及其组合而非常繁重并且容易被误接。

还已知一些多量程电流互感器的设计，例如在Pfiffner目录中出现的EJOF 145型互感器，其中，初级绕组经由套管伸出容器，并且容器的导电壳体被用作初级电流路径的返回绕组。用于提供电流、改变量程、以及导出电流的初级绕组的末端和始端以对应于给定电流测量范围的方式经由连接至接线条或连接至接线条和容器壳体的夹具连接到接线条上。在这些设计中，传导来自馈电线的初级电流的输入和输出端放在位于容器壳体内的套管中。对经过套管的电流端进行绝缘非常棘手，这是因为必须分别保持各套管的紧密性。此外，由于将容器的导电壳体用作初级电流路径的返回绕组，因此在确定关于电流路径的屏蔽电位化的连接的位置时存在不确定性。在组合互感器中，这样的设计是导致电压线圈的不稳定连接点的原因，其取决于当前所选的互感器工作的电流量程。

还已知一些单、双和三量程电流互感器的设计，例如在ABB目录中出现的JUK 123型，其中电流绕组位于填充有绝缘/冷却液体或气体的金属容器中，并且用于改变量程的电流初级绕组的适合端在金属容器内部连接到各量程的端子上，各量程的端子分别在容器壳体外侧的两侧上经由套管伸出以用于各电流量程。在该情况下，当电流量程改变时，可能出现的外侧馈电线的误接能够被避免，但是电流量程的改变需要将外部馈电线切换到适于给定初级电流测量范围的外部端子，而这要求必须将互感器从馈电线断开。该操作是困难的，因为端子位于容器的不同部分，并且该切换通常要求造出另外的分段或更改外部馈电线的分段以完成该切换，特别是当连接采用所谓的非柔性连接、即通过扁条或连接管构成的连接的形式时。

日本专利说明书JP8115836记载了一种已知的三量程电流互感器，其中初级和次级绕组位于填充有绝缘/冷却液体或气体的金属底部容器中。初级绕组的末端和始端连接至互感器的初级端子，位于互感器顶部容器的绝缘盖上。连接至外部馈电线的两个输入和输出端子等距离地排列在互感器顶部容器的绝缘盖的周长上，并且其经由套管伸出互感器。在互感器内，互感器外部端子连接至整个初级绕组的最外端输出引线。所有初级绕组的末端和始端均成对的经由上部容器的绝缘盖进行标记并伸出互感器。互感器的电流量程通过经由夹具串联、并联或串并联经过上部容器绝缘盖伸出的绕组末端和始端进行切换，从而允许设备分别工作在下述量程：最高额定电流，中等电流或最低额定电流，互感器被设计用于这些量程。

专利说明书GB183480记载了一种已知的多量程电流互感器，其中初级绕组被提供有引出到连接设备的抽头。根据该发明，一种开关设备位于封闭互感器壳体的部件上，采用该开关设备可以从一个位置来到另一位置而不会中断电流。开关设备具有旋转的大规模导电片，其为外部电流提供端和互感器电流路径的抽头端之间的电桥。该外部电流提供端具有具体可为圆形的板并且位于与抽头输出端完全相反的圆周侧上。互感器量程的改变通过转动旋转导电片实现，通过固定至旋转导电片的外部绝缘手轮转动旋转导电片。在转动中，旋转导电片的一端在圆形端子上滑动，而第二端变换其位置并接触抽头的输出端。该发明仅仅可用于低压电流互感器，而一定不能用于高电压电流互感器，这是由于明显的个人安全原因：初级电路的端子处于高电压电位，并且测量量程只须随着初级电路的断电和适当接地而改变。当在电流提供端的圆形板上滑动开关设备时，触头发生氧化，此时还存在发生危险电弧的风险。

根据本发明的互感器包括位于金属壳体中的电流路径，其由电气互连并连接至外部电流提供端和外部电流输出端的至少两个电流电路构成。外部电流提供端为金属板，任一电流路径端子连接至该金属板，每次用一个夹具连接该一个端子至该金属板，并且该外部电流提供端位于紧密固定在互感器容器金属壳体壁中的套管中。套管中具有至少两个采用外部端子K1，K2...Kn形式的金属元件，其用于通过仅仅一个夹具将电流路径的一端与外部电流提供端子电气连接。用于将电流提供端子与任一端子(K1，K2...Kn)连接的单个夹具在金属壳体外部位于套管的外侧上。电流路径的另一端永久连接至内部端子，并且内部端子在互感器内部固定至金属壳体的壁。与外部电流输出端子接触连接的该内部端子为互感器壳体的组成部分。

优选地，电流提供端子为矩形金属板，并且外部端子K1和K2位于套管内，并且处于金属电流提供端板的一个外侧边缘的附近，其与该边缘的间距处于对夹具进行固定的螺栓的跨度内。

优选地，电流提供端子为矩形金属板，并且外部端子K1和K2位于套管内，并且处于金属电流提供端板的一个外侧边缘的附近，其与该边缘的间距处于对夹具进行固定的螺栓的跨度内，端子K3位于套管内，并处于金属电流提供端板的另一个外侧边缘的附近，其与该另一个外侧边缘的间距在对夹具进行固定的螺栓的跨度内。

优选地，该夹具具有四角柱(quadratic prism)形状。

优选地，该夹具通过螺栓固定至外部端子(K1...Kn)。

可替换的地，该夹具通过螺钉固定至外部端子(K1...Kn)。

优选地，内部端子固定至互感器壳体的壁的与套管位置相对的侧上。

根据本发明的互感器相比于已知设备具有多个优点。

·外部馈电线连接端子的位置固定不变，从而在改变互感器的电流量程时不需要断开该馈电线。

·实际操作中仅仅在互感器的一侧上简单切换测量量程，这消除了误切换的可能性。

·仅仅通过同一个夹具来完成测量量程的切换。

·顶部容器中套管数量的限制降低了容器泄漏的风险。

本发明的主题作为实施例在附图中示出，其中

图1示出了纵剖面上的组合式互感器，

图2-来自图1互感器的分段，包括沿线A-A截取断面的互感器头部，

图3-套管的前视图，

图4-电流互感器的初级电流路径的接线图，以及

图5-采用透视图示出的夹具。

头部型(head-type)组合式互感器包括电流互感器1形式的电流部分和电压互感器2形式的电压部分。电流互感器1位于金属壳体3内，金属壳体3位于组合式互感器的上部中。壳体3是铸铝顶部容器，其为组合式互感器的头部。电压互感器2位于组合式互感器的底部中，并位于铸铝底部容器4中。金属壳体3通过由陶瓷或硅树脂制成的高压绝缘体5与底部容器4电气分离。壳体3和底部容器4以及绝缘体5的内部填充有绝缘和冷却液体6。电流互感器1的次级绕组7和电压互感器2的次级绕组8的输出引线伸出到接线盒9的端子，接线盒9的端子连接至底部容器4外部。电压互感器2初级绕组的一端直接连接至金属壳体3的壁，而该互感器初级绕组的另一端经由接线盒9连接至接地电极端10，接地电极端10连接至底部容器4。电流互感器1的电流路径11由串联互连的初级绕组构成，并且电流路径11的始端连接外部电流提供端P1，末端连接外部电流输出端P2，外部电流输出端P2在外部连接至壳体3的导电壁，内部端子12在容器的内侧附着于壳体3的导电壁。将内部端子12放置在壳体3内部不需要开封容器，这是因为其不需要使用额外的套管来将电流路径引线引出互感器。内部端子12经由壳体3电气连接外部电流输出端P2，外部馈电线连接至输出端P2。

来自馈电线的电流经由外部电流提供端P1和外部端子K1，K2，K3提供给电流互感器1的电流路径11。电流提供端P1是金属板，其位于套管14的空心13内，套管14由树脂制成并牢固固定在顶部容器2的壁中。端子P1的金属板密封在套管14中，并且其具有七个螺纹孔，其中四个孔15居中地排列在端子P1板上并且其用于连接外部馈电线。其他螺纹孔16用于将单个夹具17连接到其中一个外部端子K1，K2和K3，夹具17用于改变电流量程。外部端子K1，K2，K3是具有螺纹孔18的金属元件。外部端子K1，K2，K3可制成例如含有螺纹孔18的铝制四角柱或圆柱。这些端子可制成金属管的螺纹分段并且其还可具有图中未示出的其他形状。外部端子K1，K2和K3像端口状放置在套管14中，其放置方式使得这些元件中的任何一个均不接触其自身或金属板端子P1，从而在这些元件之间没有电接触。对于每一对端子K1-P1，K2-P2和K3-P1，端子K1，K2，K3的孔18和端子板P1的孔16之间的距离相等。夹具17为具有两个孔19的金属板，这两个孔19以相应于各对端子K1-P1，K2-P2和K3-P1的孔距的距离“L”排列在该板的表面。通过夹具17，具有特定额定电流量程的电流路径的绕组被连接。根据本发明的互感器适于操作在三个额定电流量程，其值之间的相互关系为1∶2∶4。对于各端子K1，K2和K3，使其输出分别为L1，L2和L3，得到下述电流路径：

a)量程1内的电流路径-P1(K1-L1)P2，

b)量程1∶2内的电流路径-P1(K2-L2)(K1-L1)P2，

c)量程1∶4内的电流路径-P1(K3-L3)(K2-L2)(K1-L1)P2，

通过拧下两个紧固螺栓20，将夹具17切换到另一位置并重新拧上这两个紧固螺栓，可以简单地改变互感器的测量量程，而不需要断开外部馈电线。

对于两量程互感器不使用端子K3。

为了获得大于1∶2∶4的量程，在套管14中安装更多的外部端子K4...Kn，其未在图中示出，这些端子连接到所需各电流路径绕组的末端以获得给定的电流量程。夹具17通过紧固螺栓20或螺钉固定至外部端子K1...Kn，其未在图中示出。

Claims (7)

1.一种高压用多量程电流互感器，包括位于金属壳体（3）中的电流路径（11），所述电流路径（11）由连接外部电流提供端子（P1）和外部电流输出端子（P2）的至少两个电气互连的电流电路构成，其中外部电流提供端子（P1）为金属板，电流路径（11）的任一端子连接至该金属板，其特征在于，一次用一个夹具（17）连接电流路径（11）的一个端子，并且所述外部电流提供端子（P1）位于紧密固定在金属壳体（3）的壁中的套管（14）中，其中在套管（14）中放置有至少两个采用外部端子（K1，K2…Kn）形式的金属元件，其用于通过仅仅一个夹具（17）将电流路径（11）的一端与外部电流提供端子（P1）电气连接，电流路径（11）的另一端永久连接至内部端子（12），该内部端子（12）为与外部电流输出端子（P2）连接的触头，并且用于将外部电流提供端子（P1）与任一端子（K1，K2…Kn）连接的单个夹具（17）设置在金属壳体（3）外位于套管（14）的外侧上，并且内部端子（12）在互感器内部固定至金属壳体（3）的壁，并且外部电流输出端子（P2）为互感器壳体（3）的组成部分。

2.根据权利要求1所述的互感器，其特征在于，外部电流提供端子（P1）为矩形金属板，并且所述外部端子中的第一外部端子（K1）和第二外部端子（K2）位于套管（14）内，并且处于外部电流提供端子（P1）的金属板的一个外侧边缘的附近，其与该边缘的间距处于对夹具（17）进行固定的螺栓的跨度内。

3.根据权利要求1所述的互感器，其特征在于，外部电流提供端子（P1）为矩形金属板，并且所述外部端子中的第一外部端子（K1）和第二外部端子（K2）位于套管（14）内，并且处于外部电流提供端子（P1）的金属板的一个外侧边缘的附近，其与该边缘的间距处于对夹具（17）进行固定的螺栓的跨度内，以及所述外部端子中的第三外部端子（K3）位于套管（14）内，并处于外部电流提供端子（P1）的金属板的另一个外侧边缘的附近，其与该另一个外侧边缘的间距在对夹具（17）进行固定的螺栓的跨度内。

4.根据前述任一权利要求所述的互感器，其特征在于，夹具（17）为四角柱形。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的互感器，其特征在于，夹具（17）通过螺栓固定至外部端子（K1…Kn）。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的互感器，其特征在于，夹具（17）通过螺钉固定至外部端子（K1…Kn）。

7.根据权利要求1所述的互感器，其特征在于，内部端子（12）固定至壳体（3）相对于套管（14）侧的壁上。