CN104347258B - 一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器 - Google Patents

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Abstract

本发明是将互感器和监测仪集合一起不需外供电源的一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器，属于高压电器领域，适用于各种电容型电流互感器。由于采用了空心线圈，解决了标准线圈需停电校验的难题；由于采用了从电容均压绝缘芯体的低压电容抽取能量给监测仪供电，解决了需要外供电源的难题。因此，一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器不需停电就可以在完成测量和保护功能的同时，实时在线显示电流互感器的电容电流、系统电压，测量绕组和保护绕组的误差，以及由电流幅值、相位和系统电压所涉及的各种信息，并能实时在线记录和输出，还可直接发送至网上。如果一次绕组发生部分绝缘层击穿或误差超差，可提前报警，防止电流互感器发生事故。

Description

一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器
技术领域
本专利属于高压电器领域，涉及电容型绝缘的各种电流互感器。
背景技术
电流互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取一次回路电流信息的传感器，是电力系统重要的电气设备，承担着高、低压系统之间的隔离及高压量向低压量转换的职能。电流互感器本身的工作正常与否，对电力系统的安全以及保护、测量等设备的正常工作有极其重要的意义。
目前的电容型电流互感器的一次绕组均为电容型绝缘芯体，其基本结构是围绕着导体的绝缘层和电容屏交替包绕，最末层电容屏接地，构成电容均压绝缘芯体。二次绕组，包括测量绕组及保护绕组套装在一次绕组的接地屏外部并装设在接地的外壳中。
这种结构的电流互感器无法实现对绝缘和特性的实时在线监测，不利于智能电网的发展。目前的电流互感器的检测工作需要采用停电的方式进行，一方面对一次绕组的绝缘进行检查，另一方面对电流互感器的特性，例如电流比误差(比差)和相位差(角差)进行检查。
现代电网停电是很困难的，由于停电困难而拖延了检测电气设备的周期，使得有些设备没有来得及检出缺陷，就在运行中发生了事故。即便能够按时检测，例如每年一次，也不能避免在这一周期内设备出事故或电流互感器超差，影响了正确计量。
为此，改进现有电流互感器的结构，实现一台电流互感器在完成测量电流和正确启动继电保护的同时，实时在线检测本身的绝缘性能和误差特性是非常必要的，这就必须从改进电流互感器的结构上入手。
专利申请号为201110058658.4的“电容型绝缘的电容分压式绝缘监视器”专利公布了在制造电容型一次绕组的电容均压绝缘芯体时，在原有的末屏外用同样的绝缘材料和工艺设置绝缘层和接地电容屏，构成一个电容量很大的低压电容C2与原有的电容均压绝缘芯体的电容C1串联构成电容分压器。用C2测得的电容电流以及通过由C1、C2组成的电容分压器测得的系统电压，导出了C1的电容量，由此可以判断一次绕组电容均压绝缘芯体的绝缘层是否有击穿，以及击穿的程度。
专利申请号为201210051917.5的“电流互感器误差的在线检测方法”公布了在电流互感器箱体内，在一次绕组外与原有的测量绕组和保护绕组并列再套装一个不带负载的标准线圈，同时，在电流互感器的各二次绕组和公用负载箱之间隔离接入电流信号采样器，各采样器的输出端子接于电子互感器校验器进行实时比较，在线得出电流互感器测量绕组和保护绕组的误差值。
但是，“电流互感器误差的在线检测方法”技术方案中还存在一个问题，就是用来校验电流互感器的二次绕组误差的标准线圈也是铁芯线圈，由于磁滞损耗使长期运行后铁芯的性能也会发生变化而变得不够“标准”，还需要停电检测和校验。
除此之外，专利201210051917.5“电流互感器误差的在线检测方法”中还需外供电源，也不够方便。
为此，新的专利发明“一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器”对一次绕组和二次绕组都进行了改进。在“电容型绝缘的电容分压式绝缘监视器”专利基础上的改进是：不仅从C2获取了电容电流的信号，还实时在线显示了电压信号，并且利用C2的能量解决了内部供电电源的难题。在“电流互感器误差的在线检测方法”专利的基础上改进是：解决了需要停电校对标准线圈的难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将监测仪和互感器集合一起的无需外部供电的绝缘和误差自检式全智能电流互感器，是在电流互感器电容均压绝缘芯体C11的末屏电极外用同样的绝缘材料和工艺设置绝缘层和接地电容屏，构成一个电容量很大的低压电容C22，在电流互感器箱体16内，在一次绕组接地电容屏外与原有的测量绕组13或保护绕组13并列套装一个不带负载的标准线圈12，其特征在于：
(1)与标准线圈12并列再套装一个空心线圈11，空心线圈11是由绝缘导线均匀的绕制在不导磁材料骨架上制成，或者是由若干个不连续的，大小均匀的，电感量一致的小空芯线圈17首尾串联组成，沿着被测导体的圆周方向呈辐射状均匀排列，并被固定在非导磁材料制成的骨架上，外包屏蔽层和绝缘保护层，首尾引线用双芯屏蔽线引出。
(2)被测绕组13，标准线圈12和空心线圈11的输出端经可转换的采集器4，输入由检测输入模块6，数据处理模块7，存储报警模块9，输出显示模块10，通讯模块18及供电模块8组成监测仪5，装入金属或带屏蔽层的接地外壳中。
(3)从低压电容C22与电容均压绝缘芯体C11的连接点接出引线输入检测输入模块6中，同时从低压电容C22的两端接出引线输入供电模块8，给监测仪5供电。
(4)监测仪5可以装在电流互感器内部，也可以设置在电流互感器外部。
“一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器”的优点：
(1)一台电流互感器，不需停电就可以在完成测量和保护功能的同时，实时在线显示电流互感器的电容电流和系统电压，并实时在线检测测量绕组和保护绕组的误差，以及由电流幅值和相位以及系统电压所反映的各种信息，并能实时在线记录和输出，还可以直接发送至网上。如果一次绕组发生部分绝缘层击穿或误差超差等参数变化，可提前报警，防止电流互感器发生事故。
(2)绝缘和误差自检式全智能电流互感器不需外供电源，是从低压电容C2上抽取能量供给供电电路，使用方便、原理独特。这就减少了许多安装、运行、维护和检修的工作。
(3)采集器4，检测输入模块6，存储报警模块9，供电模块8均通过电磁感应方式实现电气隔离，监测仪5无论正常或故障甚至损坏都对C2的工作状态无影响，更不会影响一次绕组的正常工作状态。如果监测仪5发生报警，需要对电流互感器进行电容量和介质损耗因数试验时，可以关闭监测仪的试验按钮进行。
(4)空心线圈无铁芯损耗，也不会发生铁芯饱和的问题，其工作状态和铁芯线圈比较可认为基本不变，可以用来校对无负荷的标准线圈，再以标准线圈为参照，校验被测绕组的误差，保证了测量结果的准确性和可靠性。
(5)监测仪可以装在电流互感器内部，也可以设置在电流互感器外部，装设在电流互感器外部更便于维护。
(6)电容电流的变化除了与电容均压芯体C1的电容量有关，也就是和绝缘层的击穿层数有关外，还与系统电压的变动有关，由于此监测仪可以显示系统电压，因此可以很方便的正确判断绝缘层是否损坏。
(7)可以广泛应用于各种电容型电流互感器上，包括套管式电流互感器，电容型充油电流互感器等。
(8)绝缘和误差自检式全智能电流互感器的体积、重量、外形和尺寸基本不变，便于更换和安装。
(9)由于监测仪与互感器整合于一体，实现了电流互感器就地实时在线测量。
附图说明
图1是一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器的结构示意图，被测绕组的数量可以根据用户需求设置。此图将监测仪5置于电流互感器箱体外。
图2是一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器的方框原理图。
图3是空心线圈内部的电气接线图，此图是由小空心线圈17串联组成的空心线圈11，没有画出骨架。
具体实施方式
例如制造一台220kV的“绝缘和误差自检式全智能电流互感器”，是在有机复合干式电流互感器的电容均压绝缘芯体C1(例如用聚四氟乙烯塑料薄膜制造的干式电流互感器的电容芯子)的末屏电极(例如，铝箔)外用同样的绝缘材料(例如，聚四氟乙烯塑料薄膜)和工艺，设置绝缘层和接地电容屏，构成一个电容量很大的低压电容C2。在电流互感器箱体内，在一次绕组接地电容屏外与原有的测量绕组或保护绕组(例如，一个测量绕组，3个保护绕组)并列套装一个不带负载的标准线圈(例如，小容量的准确度高于被测绕组2级的铁芯线圈)。
与标准线圈并列再套装一个空心线圈(例如，用漆包线绕制在环氧玻璃板圆环形骨架上)，外包屏蔽层(例如铝箔)并绝缘保护层(例如环氧玻璃丝带)，首尾引线用双芯屏蔽线引出。
被测绕组，标准线圈和空心线圈的输出端经采集器(例如用锰铜丝制作的采样电阻)，输入由检测输入模块，数据处理模块，存储报警模块，输出显示模块，通讯模块及供电模块组成的监测仪，装入金属或带屏蔽层的接地外壳中(例如不锈钢外壳)。
从低压电容C2与电容均压绝缘芯体C1的连接点接出引线输入检测输入模块中，同时从低压电容C2的两端接出引线输入供电模块，给监测仪供电。
监测仪可以装在电流互感器内部，也可以设置在电流互感器外部(例如，安装在靠近箱体的构架上)。
以上实施例仅为说明和理解发明之用，而不是对发明的限定，本发明的保护范围，应以权利要求的内容为准。

Claims (3)

1.一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器，是在电流互感器电容均压绝缘芯体C1(1)的末屏电极外用同样的绝缘材料和工艺设置绝缘层和接地电容屏，构成一个电容量很大的低压电容C2(2)，在电流互感器箱体(16)内，在一次绕组接地电容屏外与原有包括测量绕组及保护绕组的被测绕组(13)并列套装一个不带负载的标准线圈(12)，其特征在于：
与标准线圈(12)并列再套装一个空心线圈(11)，空心线圈(11)是由绝缘导线均匀的绕制在不导磁材料骨架上制成，或者是由若干个不连续的，大小均匀的，电感量一致的小空芯线圈(17)首尾串联组成，沿着被测导体的圆周方向呈辐射状均匀排列，并被固定在非导磁材料制成的骨架上，外包屏蔽层和绝缘保护层，首尾引线用双芯屏蔽线引出；
被测绕组(13)，标准线圈(12)和空心线圈(11)的输出端经可转换的采集器(4)，输入由检测输入模块(6)，数据处理模块(7)，存储报警模块(9)，输出显示模块(10)，通讯模块(18)及供电模块(8)组成的监测仪(5)，被测绕组(13)，标准线圈(12)和空心线圈(11)装入在金属或带屏蔽层的接地外壳中；
从低压电容C2(2)与电容均压绝缘芯体C1(1)的连接点接出引线输入检测输入模块(6)中，同时从低压电容C2(2)的两端接出引线输入供电模块(8)，给监测仪(5)供电；
监测仪(5)可以装在电流互感器内部，也可以设置在电流互感器外部。
2.如权利要求1所述一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器，其特征在于：用于校对标准线圈的空心线圈(11)是由若干个不连续的，大小均匀的，电感量一致的小空芯线圈(17)首尾串联组成，沿着被测导体的圆周方向呈辐射状均匀排列，并被固定在非导磁材料制成的骨架上，外包屏蔽层并绝缘保护 层，首尾引线用双芯屏蔽线引出。
3.如权利要求1所述一种绝缘和误差自检式全智能电流互感器，其特征在于：从一次绕组电容均压芯体的低压电容C2(2)两端接出的引线输入供电模块(8)，给监测仪(5)供电。
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