CN104407192A - 一种用于输电线路雷电流测量的可开口式罗氏线圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于输电线路雷电流测量的可开口式罗氏线圈，包括上线圈外壳、下线圈外壳、柔性罗氏线圈螺纹骨架、绕线线圈、绝缘套管、内屏蔽层、热缩管等，绕线线圈均匀地缠绕在柔性罗氏线圈螺纹骨架上的螺纹凹槽中，在柔性罗氏线圈螺纹骨架和绕线线圈的外层依次套有绝缘套管、内屏蔽层和热缩管。它采用带有螺纹的柔性罗氏线圈螺纹骨架和正反向相交的双层绕线方式，不仅能够确保绕线线圈绕制均匀及提高罗氏线圈的电磁抗干扰性，而且有效地解决了传统闭合型硬质结构罗氏线圈现场安装不方便的问题。骨架外壳腔内灌封的环氧树脂层提高了罗氏线圈整体的机械强度和稳定性，能够避免罗氏线圈受外力积压而变形，确保罗氏线圈的测量精度及使用寿命。

Description

一种用于输电线路雷电流测量的可开口式罗氏线圈

技术领域

本发明涉及电子式电流互感器相关技术领域，尤其是涉及一种用于输电线路雷电流测量的可开口式罗氏线圈。

背景技术

雷击故障是输电线路跳闸事故最频发的事故之一，准确的雷电参数不仅是电网防雷设计的基础，还是研究雷电特性、分析雷害事故等的前提，因此雷电参数的测量在电网防雷中起着至关重要的作用，由于罗氏(Rogowski)线圈具有测量频带宽、线性度好、结构简单、抗干扰能力强等优点,常被用于输电线路雷击故障雷电流参数的测量。

传统用于暂态行波电流测量的罗氏线圈多为完整的闭合型硬质结构，即外壳为铝或铜材料的闭合环形金属屏蔽罩，当用于测量输电线路上流过的雷电流故障波形时，由于必须使输电导线穿过闭合线圈，则往往需要使被测导线断开才能穿过罗氏线圈，给设备的现场安装带来极大的不便，该罗氏线圈没有坚硬的外壳保护和塑性；为此，也有学者提出由两个半圆环形骨架拼合而成的罗氏线圈，但截面铰链连接处往往破坏了圆形骨架的完整性，而且绕线线圈由于罗氏线圈的反复开合磨损而容易导致断线。

目前,针对该问题采用的技术方案一般是使用柔性骨架的罗氏线圈，主要存在两个缺陷：一是柔性骨架缠绕于输电导线后，由于其形状随着导线舞动、温度和压力的变化会发生改变，导致绕线线圈的形状结构发生变化，进而改变了罗氏线圈的结构参数和电气参数，从而影响了雷电流参数的准确测量。二是在柔性骨架上绕制线圈时容易导致骨架变形、绕线线圈断线和绕制均匀度难以精确控制等制作工艺问题；此外，为了提高罗氏线圈的电磁抗干扰性往往在绕制线圈之前先沿柔性骨架绕制一回线，当线圈绕制好后难以保证回线与柔性骨架完全保持平行，使罗氏线圈结构参数与设计参数存在较大的误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用一端开口的完整的柔性罗氏线圈螺纹骨架、便于测量输电线路上流过的雷电流故障波形、安装方便、结构稳定、性能可靠的可开口式罗氏线圈。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于输电线路雷电流测量的可开口式罗氏线圈，特征是：包括上线圈外壳、下线圈外壳、柔性罗氏线圈螺纹骨架、绕线线圈、绝缘套管、内屏蔽层、热缩管、积分电阻、BNC(Bayonet Neill-Concelman)接头、螺纹接头和螺丝螺帽，均为半圆形的上线圈外壳的左端和下线圈外壳的左端通过铰链相向铰接在一起，上线圈外壳的右端和下线圈外壳的右端通过螺帽连接，形成一个圆形；圆形且右端开口的柔性罗氏线圈螺纹骨架的下半部分固定在下线圈外壳的内壁，在柔性罗氏线圈螺纹骨架的侧壁上加工有螺纹凹槽，绕线线圈均匀地缠绕在柔性罗氏线圈螺纹骨架上的螺纹凹槽中，在柔性罗氏线圈螺纹骨架和绕线线圈的外层套有绝缘套管，内屏蔽层包裹在绝缘套管的外层，热缩管包裹在内屏蔽层的外层，在下线圈外壳腔内还设有积分电阻和用于与外部的信号处理电路连接的BNC接头，绕线线圈的两头分别接BNC接头的两个输入端，积分电阻并联在BNC接头的两个输入端之间；螺纹接头由螺纹接头公头和螺纹接头母头构成，柔性罗氏线圈螺纹骨架右端开口的两端分别固定在螺纹接头公头和螺纹接头母头中，螺纹接头公头和螺纹接头母头通过螺纹连接。

柔性罗氏线圈螺纹骨架上的螺纹凹槽为正反向相交的双螺纹凹槽，两个同向相邻螺纹凹槽之间存在槽间距，槽间距是螺纹凹槽直径的3倍。

或，柔性罗氏线圈螺纹骨架上的螺纹凹槽为单向螺纹凹槽，两个单向螺纹凹槽之间的槽间距是单向螺纹凹槽直径的2倍。

双螺纹凹槽和单向螺纹凹槽的槽间距均为等间距。

绕线线圈为铜漆包线，直径为0.02∽1mm，在柔性罗氏线圈螺纹骨架上绕制时采用正反向相交的双层绕线方式。

所述内屏蔽层的材质为铝箔或铜箔，厚度为0.01∽0.1mm。

在下线圈外壳腔内灌封有环氧树脂，用于固定柔性罗氏线圈螺纹骨架、积分电阻、BNC接头和螺纹接头。

上线圈外壳和下线圈外壳均由塑料或金属制成。

在上线圈外壳的内侧开有一骨架凹槽，柔性罗氏线圈螺纹骨架放在该骨架凹槽中，上线圈外壳闭合时能向下固定柔性罗氏线圈螺纹骨架。

本发明提出的一种用于输电线路雷电流测量的可开口式罗氏线圈，采用带有螺纹的柔性罗氏线圈螺纹骨架，绕线时能够确保绕线线圈均匀，正反向相交的双层绕线方式和内屏蔽层能够增强对外界干扰电磁场的抗干扰能力，骨架外面装有两个半圆形塑料制成的上线圈外壳和下线圈外壳用于柔性罗氏线圈螺纹骨架，灌封的环氧树脂层能提高罗氏线圈整体的机械强度和稳定性，避免罗氏线圈受外力积压而变形，确保罗氏线圈的测量精度及使用寿命。

与现有技术相比，本发明提出的可开口式罗氏线圈采用一端开口的完整的柔性罗氏线圈螺纹骨架以及半圆形的上线圈外壳、下线圈外壳，即柔性罗氏线圈螺纹骨架的下半部分和下线圈外壳固定，柔性罗氏线圈螺纹骨架的上半部分和上线圈外壳可分离，柔性罗氏线圈螺纹骨架固定后直接让上线圈外壳卡到柔性罗氏线圈螺纹骨架，这样就便于测量输电线路上流过的雷电流故障波形，不仅克服了传统闭合型硬质结构罗氏线圈现场安装不方便的问题，而且解决了在输电线路雷电流测量时当前使用柔性骨架罗氏线圈存在的骨架形状变形、测量精度差和绕制均匀度难以控制等技术难题。此外，本发明还具有较强的电磁抗干扰能力、安装方便、结构稳定、性能可靠的优点，提高了输电线路雷电流的测量精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为柔性罗氏线圈螺纹骨架(带双螺纹凹槽)的结构示意图；

图3为柔性罗氏线圈螺纹骨架缠绕绕线线圈后的截面示意图；

图4为螺纹接头的结构示意图；

图5为柔性罗氏线圈螺纹骨架(带单向螺纹凹槽)的结构示意图；

图6为下线圈外壳的横截面示意图；

图7为上线圈外壳的横截面示意图。

图中，1.上线圈外壳，2.柔性罗氏线圈螺纹骨架，3.铰链，4螺纹接头，5.螺丝螺帽，6.下线圈外壳，7.导线，8.积分电阻，9.BNC接头，10.螺纹凹槽，11.绕线线圈，12.绝缘套管，13.内屏蔽层，14.热缩管，15.螺纹接头公头，16.螺纹，17.螺纹接头母头，18.下线圈外壳腔，19.骨架凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。

实施例1：

图1为本发明的整体结构示意图，均为半圆形的上线圈外壳1的左端与下线圈外壳6的左端通过铰链3相向铰接在一起，上线圈外壳1的右端和下线圈外壳6的右端通过螺丝螺帽5连接，形成一个圆形；在上线圈外壳1的内壁和下线圈外壳6的内壁均固定有半圆形的柔性罗氏线圈螺纹骨架2，在柔性罗氏线圈螺纹骨架2的侧壁上加工有螺纹凹槽10，绕线线圈11均匀地缠绕在柔性罗氏线圈螺纹骨架2上的螺纹凹槽10中，在柔性罗氏线圈螺纹骨架2和绕线线圈11的外层套有绝缘套管12，内屏蔽层13包裹在绝缘套管12的外层，热缩管14包裹在内屏蔽层13的外层，热缩管14使用热风枪加热后收缩变形，使外屏蔽层13固定在绝缘套管12上，并起到绝缘保护作用。在下线圈外壳2腔18内还设有积分电阻8和用于与外部的信号处理电路连接的BNC接头9，绕线线圈11的两头分别接BNC接头9的两个输入端，积分电阻8并联在BNC接头9的两个输入端之间；螺纹接头4由螺纹接头公头15和螺纹接头母头17构成，柔性罗氏线圈螺纹骨架4右端开口的两端分别固定在螺纹接头公头15和螺纹接头母头17中，螺纹接头公头15和螺纹接头母头17通过螺纹接头公头15上的外螺纹16连接。

柔性罗氏线圈螺纹骨架2上的螺纹凹槽10为正反向相交的双螺纹凹槽，两个同向相邻螺纹凹槽之间存在槽间距，槽间距的是螺纹凹槽10直径的3倍。柔性罗氏线圈螺纹骨架2的材质为软体绝缘材料硅橡胶或者其他热稳定系数较高的软体绝缘材料。

双螺纹凹槽的槽间距为等间距。

螺纹接头4为塑料材质，在螺纹接头公头15的外壁设有外螺纹16，螺纹接头母头17可以自由扭转滑动。

绕线线圈11为铜漆包线，直径为0.02∽1mm，在柔性罗氏线圈螺纹骨架2上绕制时采用正反向相交的双层绕线方式。

内屏蔽层13的材质为铝箔或铜箔，厚度为0.01∽0.1mm。

在下线圈外壳腔18内灌封有环氧树脂，用于固定柔性罗氏线圈螺纹骨架2、积分电阻8、BNC接头9和螺纹接头4。

上线圈外壳1和下线圈外壳6均由塑料或金属制成。

在上线圈外壳1的内侧开有一骨架凹槽19，柔性罗氏线圈螺纹骨架2放在该骨架凹槽19中，下线圈外壳1和柔性罗氏线圈螺纹骨架2是分离的，在安装时先用螺纹接头4连接固定柔性罗氏线圈螺纹骨架2，再向下盖上上线圈外壳1，使骨架凹槽卡紧柔性罗氏线圈螺纹骨架2。

在该实施例中，积分电阻8的取值较小，为0.5Ω，构成自积分式罗氏线圈，积分电阻8用以积分还原罗氏线圈感应得到的微分信号，从而使输出信号与被测电流成比例关系。在实际应用中，可以根据罗氏线圈输出的信号量程和信噪比的需求，选择电阻值，一般取值范围在0.01Ω∽1Ω。

实施例2：

实施例2的结构与实施例1基本相同，不同之处在于：

柔性罗氏线圈螺纹骨架2上的螺纹凹槽10为单向螺纹凹槽，两个单向螺纹凹槽之间的槽间距是单向螺纹凹槽直径的2倍。

单向螺纹凹槽的槽间距为等间距。

实施例3：

在该实施例中，积分电阻8的取值较大，为510Ω，构成外积分式罗氏线圈，积分电阻8和由运算放大器构成的积分电路共同还原罗氏线圈感应得到的微分信号，从而使输出信号与被测电流成比例关系。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种用于输电线路雷电流测量的可开口式罗氏线圈，其特征在于：包括上线圈外壳、下线圈外壳、柔性罗氏线圈螺纹骨架、绕线线圈、绝缘套管、内屏蔽层、热缩管、积分电阻、BNC接头、螺纹接头和螺丝螺帽，均为半圆形的上线圈外壳的左端和下线圈外壳的左端通过铰链相向铰接在一起，上线圈外壳的右端和下线圈外壳的右端通过螺丝螺帽连接，形成一个圆形；圆形且右端开口的柔性罗氏线圈螺纹骨架的下半部分固定在下线圈外壳的内壁，在柔性罗氏线圈螺纹骨架的侧壁上加工有螺纹凹槽，绕线线圈均匀地缠绕在柔性罗氏线圈螺纹骨架上的螺纹凹槽中，在柔性罗氏线圈螺纹骨架和绕线线圈的外层套有绝缘套管，内屏蔽层包裹在绝缘套管的外层，热缩管包裹在内屏蔽层的外层，在下线圈外壳腔内设有积分电阻和用于与外部的信号处理电路连接的BNC接头，绕线线圈的两头分别接BNC接头的两个输入端，积分电阻并联在BNC接头的两个输入端之间；螺纹接头由螺纹接头公头和螺纹接头母头构成，柔性罗氏线圈螺纹骨架右端开口的两端分别固定在螺纹接头公头和螺纹接头母头中，螺纹接头公头和螺纹接头母头通过螺纹连接。

2.根据权利要求1所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：柔性罗氏线圈螺纹骨架上的螺纹凹槽为正反向相交的双螺纹凹槽。

3.根据权利要求2所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：两个同向相邻螺纹凹槽之间存在槽间距，槽间距是螺纹凹槽直径的3倍。

4.根据权利要求1所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：柔性罗氏线圈螺纹骨架上的螺纹凹槽为单向螺纹凹槽。

5.根据权利要求4所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：两个单向螺纹凹槽之间存在槽间距，槽间距是螺纹凹槽直径的2倍。

6.根据权利要求2或4所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：双螺纹凹槽和单向螺纹凹槽的槽间距均为等间距。

7.根据权利要求1所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：绕线线圈为铜漆包线，在柔性罗氏线圈螺纹骨架上绕制时采用正反向相交的双层绕线方式。

8.根据权利要求1所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：在下线圈外壳的腔内灌封有环氧树脂，用于固定柔性罗氏线圈螺纹骨架、积分电阻、BNC接头和螺纹接头。

9.根据权利要求1所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：上线圈外壳和下线圈外壳均由塑料制成。

10.根据权利要求1所述的可开口式罗氏线圈，其特征在于：在上线圈外壳的内侧开有一骨架凹槽，柔性罗氏线圈螺纹骨架放在该骨架凹槽中，上线圈外壳闭合时能向下固定柔性罗氏线圈螺纹骨架。