CN104569533B - 一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器 - Google Patents

Abstract

一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，包括扇形安装板、接线端子、金具外罩、金具底板、悬式绝缘子、熔接板、调节板、敏感环、绝缘垫、绝缘片、密封圈、底部安装板、波纹管以及电气单元等部分构成。外置式的全光纤电流互感器直接安装于隔离式断路器外侧，通过扇形安装板将整个全光纤电流互感器悬挂于隔离式断路器法兰外侧，下端通过底部安装板固定，产品独立性强，灵活度高，测量动态范围大、频率响应度高，在隔离式断路器应用领域能够填补行业空白。

Description

一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器

技术领域

本发明涉及一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，属于电学测量技术领域。

背景技术

电流互感器是电力输变电中的关键设备之一，在系统中起着精确快速测量电学参量的作用，对输变电系统及电力设备的安全、可靠运行起着至关重要的作用。随着科学技术以及工业水平的不断提高，隔离式断路器已经代替隔离开关与断路器成为发展方向。将隔离断路器与电子式互感器集成一体化制造，可大幅节约变电站用地，经济效益可观，统计发现光学互感器与隔离断路器集成可节省占地25％～40％左右。

供能是有源型电子式互感器的技术瓶颈。母线取能方式下，在母线电流很小(额定电流的10％左右)时，不足以维持正常的激励状态，无法供能，且由于供电回路充电需要一定时间，间隔合闸瞬间电子式互感器将无法正常工作，不能满足保护要求。激光供能方式下，对供能激光器功率要求较高，这种大功率激光器寿命一般较短，且主要依靠进口，价格昂贵，一般占电子式互感器总成本的1/4-1/3左右。目前多采用复合供能方式，即正常时采取母线取能，激光供能处于备用状态，这种方式下可减少激光器在大功率状态下的工作时间，延长其寿命(资料显示为2-3年)，但又可能造成两种供能方式切换过程中出现供能“真空”问题，不满足保护要求。

无源电子式电流互感器利用法拉第(Faraday)磁光效应感应被测信号，传感头部分仅敏感光纤，无任何有源器件，不需要高压供能。全光纤电流互感器通过干涉仪和全数字闭环自适应信号处理技术，实现大动态范围宽频域测量。采用全光纤测量方案，从根本上实现高压光电隔离，解决了高压绝缘难题；高压侧仅一根无源敏感光纤，无需高压供能，可靠性高；测量精度高，可同时满足计量、测控及保护要求；具有智能故障自诊断功能，避免造成保护误动；光纤敏感环结构及安装方式灵活，可与隔离式断路器一次设备集成，应用方式灵活，安装方便，可大大减少占地空间。

目前，国内外对全光纤电流互感器与隔离式断路器的集成还没有好的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术不足，提供了一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，通过敏感环与隔离断路器的集成安装，实现全光纤电流互感器与隔离断路器的一体化设计，解决了全光学电流互感器与隔离式断路器外置式集成难题，一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器产品独立性强，灵活度高，测量动态范围大、频率响应度高。

本发明的技术解决方案：一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，包括隔离断路器(1)、扇形安装板(2)、接线端子(3)、全光纤电流互感器(4)、底部安装板(5)、波纹管(6)、电气单元(7)和底座支架；全光纤电流互感器(4)包括：金具外罩(41)、金具底板(42)、悬式绝缘子(43)、熔接板(44)、调节板(45)、敏感环(46)、绝缘垫(47)、绝缘片(48)、密封圈(49)；

隔离式断路器包括上磁柱和下磁柱，上磁柱和下磁柱的连接位置设有法兰，扇形安装板(2)固定于隔离式断路器(1)的法兰的上表面，接线端子(3)固定连接在隔离式断路器(1)的法兰的下表面，全光纤电流互感器(4)的金具底板(42)固定连接在扇形安装板(2)上。

敏感环(46)安装于金具外罩(41)内并和金具底板(42)固定连接，金具外罩(41)与金具底板(42)之间安装绝缘片(48)，内圈螺钉外侧包裹绝缘垫(47)，金具外罩(41)、绝缘片(48)、金具底板(42)间均安装密封圈(49)；

悬式绝缘子(43)包括高压端和接地端，悬式绝缘子(43)的高压端与金具底板(42)相连，且不和扇形安装板(2)接触，悬式绝缘子(43)的内部包埋保偏光纤。

悬式绝缘子(43)的接地端与熔接板(44)上表面固定连接；熔接板(44)的下表面设置调节板(45)，调节板(45)为中空圆柱，底部安装板(5)一端与隔离式断路器(1)的下磁柱的一端的边缘固定连接，底部安装板(5)的另一端与调节板(45)固定连接；波纹管(6)的一端穿过中空圆柱状的调节板(45)与熔接板(44)直接相连，波纹管(6)的另一端连接电气单元(7)，电气单元(7)固定于隔离式断路器(1)的底座支架，底座支架固定连接隔离式断路器(1)的下磁柱的一端，以支撑隔离式断路器(1)。

所述的金具外罩(41)的外表面为圆滑(圆弧形且光滑)的。

所述的金具底板(42)包括圆环部分，圆环部分的一端设有凸起，该凸起连接悬式绝缘子(43)的高压端，圆环部分与扇形安装板固定连接，隔离式断路器的上磁柱和下磁柱的连接处穿过圆环部分的中心。

所述的调节板(45)为多个，以调节悬式绝缘子(43)和底部安装板(5)之间的距离，使调节悬式绝缘子(43)和底部安装板(5)紧固。

所述的悬式绝缘子(43)为大小伞结构，大伞和小伞交替。

本发明与现有技术相比的有益效果如下：

(1)本发明通过扇形安装板将全光纤电流互感器直接外置集成于隔离式断路器，可以在隔离式断路器出厂后，在工程现场最后进行组装，缩短工程项目实施周期，应用方式灵活，安装调整方便可靠，结构简单，制造成本低廉。

(2)本发明采用全光纤测量方案，从根本上实现高压光电隔离，解决了高压绝缘难题；高压侧仅一根无源敏感光纤，无需高压供能，可靠性高；无一次采集模块，不受快速暂态过电压(VFTO)干扰影响；具有智能故障自诊断功能，避免造成保护误动。

(3)目前国内仅有少数厂家能够实现光纤互感器与隔离式断路器的集成，且集成互感器类型为罗氏线圈式，本发明在特性原理上明显优于同类产品。

(4)本发明具有安全性能好、无磁饱和、测量动态范围大、频率响应度高、体积小、重量轻等特点，其可靠性及精度较传统的电磁式电流互感器、罗氏线圈式电子式电流互感器和磁光玻璃电子式电流互感器等更高，因此在电力系统中有着广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明一种隔离短路器外置集成式全光纤电流互感器的结构示意图；

图2为本发明互感器的俯视整体结构图；

图3为本发明互感器的正视整体结构图；

图4为本发明互感器局部详细视图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的工作原理。

如图1、2、3、4所示，一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，包括隔离断路器1、扇形安装板2、接线端子3、全光纤电流互感器4、底部安装板5、波纹管6和电气单元7和底座支架；全光纤电流互感器4包括：金具外罩41、金具底板42、悬式绝缘子43、熔接板44、调节板45、敏感环46、绝缘垫47、绝缘片48、密封圈49；

隔离式断路器包括上磁柱和下磁柱，上磁柱和下磁柱的连接位置设有法兰，扇形安装板2固定于隔离式断路器1的法兰的上表面，接线端子3固定连接在隔离式断路器1的法兰的下表面，全光纤电流互感器4的金具底板42固定连接在扇形安装板2上，

敏感环46安装于金具外罩41内并和金具底板42固定连接，金具外罩41与金具底板42之间安装绝缘片48，内圈螺钉外侧包裹绝缘垫47，金具外罩41)绝缘片48、金具底板42间均安装密封圈49；

悬式绝缘子43包括高压端和接地端，悬式绝缘子43的高压端与金具底板42相连，且不和扇形安装板2接触，悬式绝缘子43的内部包埋保偏光纤，

悬式绝缘子43的接地端与熔接板44上表面固定连接；熔接板44的下表面设置调节板45，调节板45为中空圆柱，底部安装板5一端与隔离式断路器1的下磁柱的一端的边缘固定连接，底部安装板5的另一端与调节板45固定连接；波纹管6的一端穿过中空圆柱状的调节板45与熔接板44直接相连，波纹管6的另一端连接电气单元7，电气单元7固定于隔离式断路器1的底座支架，底座支架固定连接隔离式断路器1的下磁柱的一端，以支撑隔离式断路器1。

所述的金具外罩41的外表面为圆滑的。

所述的金具底板42包括圆环部分，圆环部分的一端设有凸起，该凸起连接悬式绝缘子43的高压端，圆环部分与扇形安装板固定连接，隔离式断路器的上磁柱和下磁柱的连接处穿过圆环部分的中心。

所述的调节板45为多个，以调节悬式绝缘子43和底部安装板5之间的距离，使调节悬式绝缘子43和底部安装板5紧固。

所述的悬式绝缘子43为大小伞结构，大伞和小伞交替。

本发明通过发明可以与隔离式断路器外置式配合的全光纤电流互感器，实现了全光纤电流互感器与隔离式断路器的组合安装，填补了行业空白。

一种隔离式断路器外置集成式全光纤电流互感器一次敏感环46安装于金具外罩41和金具底板42之间，金具外罩41与金具底板42之间设置绝缘垫47和绝缘片48起到防环流的作用，保证全光纤电流互感器的测量精度，金具底板42安装于扇形安装板上，起到固定全光纤电流互感器敏感环的作用，并且在金具底板42上表面设置熔接点，于此同时，金具底板42的圆环穿过隔离式断路器与隔离式断路器法兰同心，金具底板42的凸起端连接悬式绝缘子43，金具底板42圆环与凸起的相对位置非常重要，直接关系到悬式绝缘子43与隔离式断路器下磁柱的相对位置，如果距离太近绝缘距离不足会造成放电，如果距离过大，则设备占地面积过大造成浪费，不能体现全光纤电流互感器体积小、集成度高的特点，是本发明一种隔离式断路器外置集成式全光纤电流互感器的关键尺寸，经大量试验验证110kV隔离式断路器最佳相对距离为497±5mm,220kV隔离式断路器最佳相对距离为550±5mm。悬式绝缘子43接地端有熔接板44用于光纤熔接方便维护，熔接板44下面的调节板45可以为多个设置，能够保证悬式绝缘子43与隔离式断路器的下磁柱等高，底部安装板5一端与隔离式断路器1的下磁柱的一端的边缘固定连接，底部安装板5的另一端与调节板45固定连接，使用最简单的结构实现了悬式绝缘子43的固定，波纹管6的一端穿过中空圆柱状的调节板45与熔接板44直接相连，防护性好，波纹管6的另一端连接电气单元7，电气单元7固定于隔离式断路器1的底座支架，底座支架固定连接隔离式断路器1的下磁柱的一端，以支撑隔离式断路器1，整体结构简单实用。

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (5)

1.一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，其特征在于：包括隔离断路器(1)、扇形安装板(2)、接线端子(3)、全光纤电流互感器(4)、底部安装板(5)、波纹管(6)、电气单元(7)和底座支架；全光纤电流互感器(4)包括：金具外罩(41)、金具底板(42)、悬式绝缘子(43)、熔接板(44)、调节板(45)、敏感环(46)、绝缘垫(47)、绝缘片(48)、密封圈(49)；

隔离断路器包括上磁柱和下磁柱，上磁柱和下磁柱的连接位置设有法兰，扇形安装板(2)固定于隔离断路器(1)的法兰的上表面，接线端子(3)固定连接在隔离断路器(1)的法兰的下表面，全光纤电流互感器(4)的金具底板(42)固定连接在扇形安装板(2)上；

敏感环(46)安装于金具外罩(41)内并和金具底板(42)固定连接，金具外罩(41)与金具底板(42)之间安装绝缘片(48)，内圈螺钉外侧包裹绝缘垫(47)，金具外罩(41)、绝缘片(48)、金具底板(42)间均安装密封圈(49)；

悬式绝缘子(43)包括高压端和接地端，悬式绝缘子(43)的高压端与金具底板(42)相连，且不和扇形安装板(2)接触，悬式绝缘子(43)的内部包埋保偏光纤；

悬式绝缘子(43)的接地端与熔接板(44)上表面固定连接；熔接板(44)的下表面设置调节板(45)，调节板(45)为中空圆柱，底部安装板(5)一端与隔离断路器(1)的下磁柱的一端的边缘固定连接，底部安装板(5)的另一端与调节板(45)固定连接；波纹管(6)的一端穿过中空圆柱状的调节板(45)与熔接板(44)直接相连，波纹管(6)的另一端连接电气单元(7)，电气单元(7)固定于隔离断路器(1)的底座支架，底座支架固定连接隔离断路器(1)的下磁柱的一端，以支撑隔离断路器(1)。

2.根据权利要求1所述的一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，其特征在于：所述的金具外罩(41)的外表面为圆滑的。

3.根据权利要求1所述的一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，其特征在于：所述的金具底板(42)包括圆环部分，圆环部分的一端设有凸起，该凸起连接悬式绝缘子(43)的高压端，圆环部分与扇形安装板固定连接，隔离断路器的上磁柱和下磁柱的连接处穿过圆环部分的中心。

4.根据权利要求1所述的一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，其特征在于：所述的调节板(45)为多个，以调节悬式绝缘子(43)和底部安装板(5)之间的距离，使调节悬式绝缘子(43)和底部安装板(5)紧固。

5.根据权利要求1所述的一种隔离断路器外置集成式全光纤电流互感器，其特征在于：所述的悬式绝缘子(43)为大小伞结构，大伞和小伞交替。