CN105070495A - 一种微电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电流互感器，包括：壳体、一次绕组、二次绕组、一次导管和接线端子；壳体用于盛放一次绕组、二次绕组和一次导管，壳体包括用于盛放、固定和密闭一次绕组的护线槽；一次绕组的导线分成多匝从一次导管内穿过，通过护线槽环绕在壳体上，并将二次绕组包绕起来形成闭合环路，一次绕组的导线的两端分别与对应的接线端子连接；一次绕组的导线匝数是二次绕组的导线匝数的n倍，n大于1。该电流互感器能够将一次绕组中毫安级的微小电流变换为标准的(1A或5A)二次电流，实现了电力系统中不平衡电流的检测，满足系统中的故障切除的需要。

Description

一种微电流互感器

技术领域

本发明涉及一种电流互感器，特别是涉及一种微电流互感器。

背景技术

电流互感器是一种依据电磁感应原理，把输变电线路或电气设备中数值较大的一次交流电通过一定的变化比转化为数值较小的二次交流电流(标准值为1A或5A)的电器设备，用来实现电流测量和电气保护等用途。

电流互感器的一次绕组匝数很少，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护电路中，如变化比为600/1A的电流互感器，可以把实际为600A的电流转变为1A。在高压直流输电系统中，需采用换相换流器实现交流-直流或者直流-交流的变换，为避免换流器由于换相产生的谐波电流或谐波电压给系统造成不良影响和危害，换流器均需配置滤波装置，为了确保交流滤波器的安全可靠运行，其中电压电容器采取不平衡保护措施来检测并切除故障，不平衡保护通过检测不平衡电流的大小来推断故障严重程度，从而采取相应地动作来切除故障。由于不平衡电流很小，一般在毫安级，按照GB/T1208《电流互感器标准》，互感器的一次电流已经小于二次电流，电流互感器就需要将较小的一次电流变换为二次较大的电流，传统的电流互感器就已经不适用了。

因而，如何设计一种高压微电流互感器，使得电流互感器可以将毫安级的微小一次电流变换为二次较大的标准电流(1A或5A)，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种微电流互感器，该互感器成功解决一次绕组可以设计到几百上千匝难题，将安匝数提高几百倍，实现测量电力系统一次电流为毫安级的微小电流，同时提供保护信号，保证系统安全。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种微电流互感器，包括：壳体、一次绕组、二次绕组、一次导管和接线端子；

其中，所述壳体用于盛放所述一次绕组、二次绕组和一次导管，所述壳体包括用于盛放、固定和密闭所述一次绕组的护线槽；

所述一次绕组的导线分成多匝从所述一次导管内穿过，通过所述护线槽环绕在所述壳体上，并将所述二次绕组包绕起来形成闭合环路，所述一次绕组的导线的两端分别与对应的接线端子连接；

所述一次绕组的导线匝数是所述二次绕组的导线匝数的n倍，n大于1。

优选地，所述接线端子包括第一接线端子和第二接线端子，所述第一接线端子焊接在所述壳体上，所述第二接线端子通过螺栓与所述壳体连接，所述第二接线端子和所述壳体之间包括绝缘垫块。

优选地，所述护线槽上设有容所述一次绕组的导线穿过的两个通孔，所述一次绕组的导线的两端分别通过所述两个通孔与所述第一接线端子及第二接线端子连接。

优选地，还包括：

位于所述二次绕组外侧接地的屏蔽筒，用于盛放、支撑和固定所述二次绕组，使所述二次绕组的电位处处为零；

位于所述壳体内支撑所述屏蔽筒的支撑绝缘子，用于将位于高压端的所述壳体与位于低压端的所述屏蔽筒进行电气和物理隔离。

优选地，还包括：

用于支撑所述壳体的套管和底座，其中，所述壳体通过套管与所述底座连接。

优选地，所述一次绕组的匝数为300匝，所述二次绕组的匝数为150匝，所述微电流互感器的额定电流变比为0.5/1A。

优选地，所述一次绕组包括30段铜导线，每段所述铜导线在所述壳体和所述一次导管中穿绕10匝，每匝所述铜导线之间绝缘。

优选地，所述二次绕组包括一根包绕在铁芯上的导线，所述导线的两端分别连接所述底座上的两个电极。

优选地，所述护线槽包括防护罩、护线槽上法兰盘和护线槽下法兰盘，所述护线槽上法兰盘和所述护线槽下法兰盘焊接在所述壳体上，所述防护罩与所述护线槽上法兰盘及所述护线槽下法兰盘固定连接。

优选地，所述一次绕组所连接的系统的额定电压在35kV～1100kV之间，包括端点值。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的微电流互感器，一次绕组的导线匝数是二次绕组的导线匝数的n倍，n大于1，根据公式I₁N₁＝I₂N₂(I₁、I₂分别为一次绕组和二次绕组中的电流，N₁、N₂分别为一次绕组和二次绕组中导线匝数)可知，一次绕组和二次绕组中的电流和其匝数成反比，二次绕组中的电流标准值为1A或5A，因为n大于1，则尤其是当二次绕组中的电流为1A时，一次绕组中的电流则可以达到毫安级，使得电流互感器将较小的一次电流变换为二次较大的电流。其中，通过在壳体上设置护线槽用于盛放、固定和密闭一次绕组，且利用一次导管盛放、引导一次绕组的导线环绕在壳体上形成闭合环路，使得比二次绕组的导线匝数更多的一次绕组的导线能够实现固定和穿匝从而实现了传统的互感器无法解决的一次绕组穿匝问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种具体实施方式所提供的微电流互感器结构示意图；

图2为图1所示的微电流互感器的一次绕组绕线俯视图；

图3为本发明另一种具体实施方式所提供的微电流互感器示意图；

图4为本发明一种具体实施方式所提供的护线槽结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种微电流互感器，能够使得电流互感器将较小的一次电流变换为二次较大的电流。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1和图2，图1为本发明一种具体实施方式所提供的微电流互感器结构示意图；图2为图1所示的微电流互感器的一次绕组绕线俯视图。

在本发明的一种具体实施方式中，微电流互感器包括：壳体1、一次绕组2、二次绕组3、一次导管4和接线端子5；其中，所述壳体1用于盛放所述一次绕组2、二次绕组3和一次导管4，所述壳体1包括用于盛放、固定和密闭所述一次绕组2的护线槽6；所述一次绕组2的导线分成多匝从所述一次导管4内穿过，通过所述护线槽6环绕在所述壳体1上，并将所述二次绕组3包绕起来形成闭合环路，所述一次绕组2的导线的两端分别与对应的接线端子5连接；所述一次绕组2的导线匝数是所述二次绕组3的导线匝数的n倍，n大于1。

在本实施方式中，优选壳体1为立式圆筒形，用以实现一次绕组2穿匝，如图2所示，一次绕组2的导线穿过一次导管4，然后通过护线槽6，在壳体1的护线槽内穿插绕匝，将二次绕组3包绕起来，所述护线槽6呈环形环绕整个壳体，且护线槽6垂直于壳体的轴线，所述一次导管4沿护线槽6的径向设置，一次导管4的两端开口位于所述护线槽6内，其中，二次绕组3也呈环形，一次导管4穿过二次绕组3的环形圆心，即一次导管4沿二次绕组4的轴向设置，且一次绕组2包绕二次绕组4。其中，一次绕组2的导线的两端分别与接线端子5连接，用于连接需要测量的电流的线路，二次绕组3的导线穿过壳体1与外界的测量仪表和保护电路连接。

一次绕组的导线匝数是二次绕组的导线匝数的n倍，n大于1，根据公式I₁N₁＝I₂N₂(I₁、I₂分别为一次绕组和二次绕组中的电流，N₁、N₂分别为一次绕组和二次绕组中导线匝数)可知，一次绕组和二次绕组中的电流和其匝数成反比，二次绕组中的电流标准值为1A或5A，因为n大于1，则尤其是当二次绕组中的电流为1A时，一次绕组中的电流则可以达到毫安级，使得电流互感器将较小的一次电流变换为二次较大的电流。其中，壳体设计为轴线为垂直方向的圆筒形状，其上设置有用于盛放、固定和密闭一次绕组的护线槽，是实现一次绕组穿越并环绕铁芯形成闭合回路的关键；且相对于传统的互感器来说，一次导管不再用于导流，而是用于盛放、引导一次绕组的导线穿越壳体，解决了一次绕组穿过铁芯的关键难题。其中，所述壳体用于盛放所述一次绕组、二次绕组和一次导管。所述壳体设计为轴线为垂直方向的圆筒形状，是实现一次绕组穿越并环绕铁芯形成闭合回路的关键；所述壳体包括用于盛放、固定和密闭所述一次绕组的护线槽，所述护线槽环绕在所述壳体上，一次绕组的导线沿护线槽的内部空间环绕壳体，并将所述二次绕组包绕起来形成闭合环路，是实现一次绕组穿匝的另一关键。所述壳体包含盛放一次绕组的一次导管，所述一次导管引导一次绕组导线穿越壳体和铁芯，是实现一次绕组穿匝的又一关键。

通过所述圆筒形壳体、护线槽和一次导线管，甚至可以引导上千匝一次绕组的导线环绕铁芯，解决了传统的互感器无法解决的一次绕组穿匝问题。

在本实施方式中，所述接线端子5包括第一接线端子51和第二接线端子52，优选所述第一接线端子51焊接在所述壳体1上，所述第二接线端子52通过螺栓与所述壳体1连接，所述第二接线端子52和所述壳体1之间包括绝缘垫块7。与常规的电流互感器不同的是，由于一次绕组无法支撑接线端子，接线端子并没有安装在一次导管上，而是安装在壳体上，其中，第二接线端子52通过螺栓安装在壳体1的凸台上，第二接线端子52和壳体2之间被绝缘垫块7隔开，因此，第二接线端子52和壳体1之间是绝缘的。

此外，所述护线槽6上设有容所述一次绕组2的导线穿过的两个通孔，所述一次绕组2的导线的两端分别通过所述两个通孔与所述第一接线端子51及第二接线端子52连接。一次绕组51的导线的两端穿过通孔后，采用接线头连接在对应的接线端子5上。

在壳体1内还设有位于所述二次绕组3外侧可靠接地的屏蔽筒8，用于盛放、支撑和固定所述二次绕组3，并屏蔽二次绕组3，使二次绕组3的电位处处为零；

在所述壳体1内还设有位于所述壳体1内支撑所述屏蔽筒8的支撑绝缘子9，用于将位于高压端的所述壳体1与位于低压端的所述屏蔽筒8进行电气和物理隔离。

在本实施方式中，壳体1、护线槽6、一次导管4和一次绕组2都位于高压端，二次绕组3和屏蔽筒8位于低压端，其中高压端与低压端被支撑绝缘子9隔开。

请参考图3，图3为本发明另一种具体实施方式所提供的微电流互感器示意图。

电流互感器作为一次电力设备，电压等级越高，绝缘水平要求越高，互感器制造难度越大。其中，本实施方式中的电流互感器能够应用于额定电压在35kV～1100kV之间的系统，即一次绕组所连接的系统的额定电压在35kV～1100kV之间，包括端点值。

在上述各实施方式的基础上，本发明的一种实施方式所提供的微电流互感器还包括：用于支撑所述壳体1的套管11和底座10，其中，所述壳体1通过套管11与所述底座连接，所述壳体1的底部设有壳体底法兰12，用于与所述套管11连接，通过套管11将低压电流传变信号送至底座内供用户使用。底座10也位于低压端，套管11和支撑绝缘子9共同将高压端和低压端隔开。为了保证绝缘，在微电流互感器内还设有气室，优选SF₆气体作为主绝缘介质充满所述微电流互感器内部的气室，在所述底座10上还设有密度计13，其中密度计13优选为密度继电器，以对该绝缘气体进行压力监测，气压过高时通过微电流互感器的防爆装置泄压，气压过低时通过密度继电器提醒用户补气，保证微电流互感器安全运行。

在本发明一个实施方式中，优选所述一次绕组的匝数为300匝，所述二次绕组的匝数为150匝，所述微电流互感器的额定电流变比为0.5/1A，即第一绕组中的一次电流为0.5A，二次绕组中的二次电流为1A。

在传统的电流互感器中，当一次电流较大，比如为600A，要实现600/1A的变比，按照公式I₁N₁＝I₂N₂，简单地一次绕组匝数采取1匝，二次匝数采取600匝，满足600×1＝1×600即可。但要实现0.5/1A，却不能单纯地按照公式0.5×1＝1×0.5，一次绕组匝数采取1匝，二次匝数采取半匝进行，这是因为铁芯两侧的安匝数只有0.5，输出功率太小，无法满足误差精度要求。所以必须同时增加一次侧和二次侧的绕组匝数，将两侧的安匝数提高到适量以保证误差精度。所以微电流互感器的难点在于选取匝数过少，不能保证精度；匝数选取太多，绕组穿匝实现困难，尤其是一次绕组穿匝困难，这是传统互感器无需考虑的，也是设计微电流互感器的关键和难点所在。

其中，在本实施方式中，将所述微电流互感器的一次绕组的匝数定为300匝，所述二次绕组的匝数定为150匝，安匝数为0.5*300＝1*150，配以适当大小的铁芯，刚好能够保证误差精度。实现所述微电流互感器的额定电流变比为0.5/1A。

在本实施方式中，300匝的一次绕组由30段铜导线首尾连接而成，每段所述铜导线在所述壳体和所述一次导管中绕10匝(圈)，其中，每匝导线之间均需采取绝缘防护措施并且做好标识，以避免每段铜导线的接头之间连接错误。二次绕组包括一根包绕在铁芯上的导线，二次绕组的导线也优选为铜导线，匝数为150匝，二次绕组的导线的两端分别从壳体内部的金属管引到底座，与底座上对应的电极连接，来与测量仪表等二次设备连接。

请参考图4，图4为本发明一种具体实施方式所提供的护线槽结构示意图。

在本发明一个实施方式中，优选所述护线槽6包括防护罩14、护线槽上法兰盘15和护线槽下法兰盘16，所述护线槽上法兰盘15和所述护线槽下法兰盘16焊接在所述壳体1上，所述防护罩14与所述护线槽上法兰盘15及所述护线槽下法兰盘16固定连接。防护罩14、护线槽上法兰盘15、护线槽下法兰盘16和壳体1的一部分共同构成护线槽6。

综上所述，本发明实施方式所提供的微电流互感器，一次绕组的导线匝数是二次绕组的导线匝数的n倍，n大于1，根据公式I₁N₁＝I₂N₂(I₁、I₂分别为一次绕组和二次绕组中的电流，N₁、N₂分别为一次绕组和二次绕组中导线匝数)可知，一次绕组和二次绕组中的电流和其匝数成反比，二次绕组中的电流标准值为1A或5A，因为n大于1，则尤其是当二次绕组中的电流为1A时，一次绕组中的电流则可以达到毫安级，使得电流互感器将较小的一次电流变换为二次较大的电流。其中，壳体上设置有用于盛放、固定和密闭一次绕组的护线槽，且相对于传统的互感器来说，一次导管不再用于导流，而是用于盛放、引导一次绕组的导线环绕在壳体上，将二次绕组包绕起来形成闭合环路。

此外，本发明一个具体的实施方式中一次绕组的匝数为300匝，二次绕组的匝数为150匝，从而得到了0.5/1A变比的微电流互感器。即该微电流互感器的额定一次电流为0.5A，是常规互感器的一次电流的千分之一到万分之一左右，又由于不平衡电流一般在毫安级，本发明所提供的微电流互感器因此能够适用于检测不平衡电流的大小，从而来切除输电系统中的故障。

以上对本发明所提供一种微电流互感器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种微电流互感器，其特征在于，包括：壳体、一次绕组、二次绕组、一次导管和接线端子；

其中，所述壳体用于盛放所述一次绕组、二次绕组和一次导管，所述壳体包括用于盛放、固定和密闭所述一次绕组的护线槽；

所述一次绕组的导线分成多匝从所述一次导管内穿过，通过所述护线槽环绕在所述壳体上，并将所述二次绕组包绕起来形成闭合环路，所述一次绕组的导线的两端分别与对应的接线端子连接；

所述一次绕组的导线匝数是所述二次绕组的导线匝数的n倍，n大于1。

2.根据权利要求1所述的微电流互感器，其特征在于，所述接线端子包括第一接线端子和第二接线端子，所述第一接线端子焊接在所述壳体上，所述第二接线端子通过螺栓与所述壳体连接，所述第二接线端子和所述壳体之间包括绝缘垫块。

3.根据权利要求2所述的微电流互感器，其特征在于，所述护线槽上设有容所述一次绕组的导线穿过的两个通孔，所述一次绕组的导线的两端分别通过所述两个通孔与所述第一接线端子及第二接线端子连接。

4.根据权利要求3所述的微电流互感器，其特征在于，还包括：

位于所述二次绕组外侧接地的屏蔽筒，用于盛放、支撑和固定所述二次绕组，使所述二次绕组的电位处处为零；

位于所述壳体内支撑所述屏蔽筒的支撑绝缘子，用于将位于高压端的所述壳体与位于低压端的所述屏蔽筒进行电气和物理隔离。

5.根据权利要求4所述的微电流互感器，其特征在于，还包括：

用于支撑所述壳体的套管和底座，其中，所述壳体通过套管与所述底座连接。

6.根据权利要求5所述的微电流互感器，其特征在于，所述一次绕组的匝数为300匝，所述二次绕组的匝数为150匝，所述微电流互感器的额定电流变比为0.5/1A。

7.根据权利要求6所述的微电流互感器，其特征在于，所述一次绕组包括30段铜导线，每段所述铜导线在所述壳体和所述一次导管中穿绕10匝，每匝所述铜导线之间绝缘。

8.根据权利要求7所述的微电流互感器，其特征在于，所述二次绕组包括一根包绕在铁芯上的导线，所述导线的两端分别连接所述底座上的两个电极。

9.根据权利要求8所述的微电流互感器，其特征在于，所述护线槽包括防护罩、护线槽上法兰盘和护线槽下法兰盘，所述护线槽上法兰盘和所述护线槽下法兰盘焊接在所述壳体上，所述防护罩与所述护线槽上法兰盘及所述护线槽下法兰盘固定连接。

10.根据权利要求1至9任一项所述的微电流互感器，其特征在于，所述一次绕组所连接的系统的额定电压在35kV～1100kV之间，包括端点值。