CN105185559A - 一种中高压型组合式电子互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种中高压型组合式电子互感器。包括环氧树脂浇注体，环氧树脂浇注体内上部设置电流互感器、下部设置电压互感器；电流互感器包括一次导体、测量线圈、保护线圈；所述电压互感器包括电阻分压器，以及设置在电阻分压器上端的高压屏蔽环、下端的接地屏蔽环；一次导体一端连接高压导线，高压导线另一端和高压屏蔽环相连接；测量线圈通过测量线圈二次信号输出引线连接至二次信号输出插座，保护线圈通过保护线圈二次信号输出引线连接至二次信号输出插座。本发明提供了一种结构合理，性能优异的10kV组合式电子互感器。

Description

一种中高压型组合式电子互感器

技术领域

本发明涉及一种互感器，尤其涉及一种中高压型组合式电子互感器，属于电力行业用元器件技术领域。

背景技术

10kV电网的在线电流、电压测量、保护和监控，常采用传统的电磁式电流互感器和电压互感器器作为传感元器件，或采取二者组合的形式出现。由于传统的电磁式互感器采用电磁感应原理制作而成，其重量、体积、功耗、测量精度、线性、范围、频率响应等参数受到极大的限制，很难有进一步的发展空间。随着电网技术的发展和更新，尤其是智能电网的加速发展，这种传统的传感元器件日渐暴露出的不足和缺陷已不能满足要求。鉴于这一现状，电子式互感器的出现有效的解决了这一系列问题。目前，中压10kV电子式电流互感器主要采用微功耗铁芯线圈和罗氏线圈的设计原理。10kV电子式电压互感器主要采用电阻分压或电容分压的原理。因设计原理和制造工艺的差别，市场出现的电子式互感器性能差别很大。本发明在成熟的电子式电流互感器和电子式电压互感器的产品基础上，将两者有效的结合在一起。

发明内容

本发明所要解决的是10kV传统的电磁式电流、电压互感器先天的不足和目前市场上10kV电子式电流、电压互感器的设计及制造工艺的不完善，提供一种中高压型组合式电子互感器。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本发明包括环氧树脂浇注体（15），所述环氧树脂浇注体（15）内上部设置电流互感器、下部设置电压互感器；

所述电流互感器包括一次导体（1）、测量线圈（2）、保护线圈（3）；

所述电压互感器包括电阻分压器（8），以及设置在电阻分压器（8）上端的高压屏蔽环（9）、下端的接地屏蔽环（10）；

所述一次导体（1）一端连接高压导线（11），高压导线（11）另一端和高压屏蔽环（9）相连接；

所述测量线圈（2）通过测量线圈二次信号输出引线（4）连接至二次信号输出插座（14），所述保护线圈（3）通过保护线圈二次信号输出引线（5）连接至二次信号输出插座（14）；

所述测量线圈二次信号输出引线（4）外设测量线圈屏蔽引线（6），保护线圈二次信号输出引线（5）外设保护线圈屏蔽引线（7），所述测量线圈屏蔽引线（6）、保护线圈屏蔽引线（7）一端悬空设置，另一端连接至二次信号输出插座（14）并延伸至和输出接地嵌件（12）连接。

所述测量线圈（2）是一环形线圈，由内到外依次为铁芯层（21）、内缓冲层（22）、导线层（23）、外缓冲层（24）、外屏蔽层（25），所述铁芯层（21）为一由坡莫合金材料卷绕而成的环形状铁芯，所述内缓冲层（22）为一由绝缘皱纹纸材料围绕铁芯层（21）半叠绕制而成，所述导线层（23）为一由绝缘漆包铜线在内缓冲层（22）上环绕而成，所述外缓冲层（24）为由绝缘皱纹纸材料围绕导线层（23）半叠绕制而成，所述屏蔽层（25）为由半导电尼龙带围绕外缓冲层半叠环绕而成。

所述保护线圈（3）是一环形线圈，由内到外依次为铁芯层（31）、内缓冲层（32）、导线层（33）、外缓冲层（34）、外屏蔽层（35），所述铁芯层（31）为一由尼龙材料加工而成的环形状骨架，所述内缓冲层（32）为一由绝缘皱纹纸材料围绕铁芯层（31）半叠绕制而成，所述导线层（33）为一由绝缘漆包铜线在内缓冲层（32）上环绕而成，所述外缓冲层（34）为由绝缘皱纹纸材料围绕导线层（33）半叠绕制而成，所述屏蔽层（35）为一的内侧开口的并且留有断口的不封闭的铝环，其截面成U型，紧套着外缓冲层（34）。

所述电阻分压器（8）内部为一圆柱形陶瓷棒（80），所陶瓷棒（80）依次外敷电阻膜层（81）、缓冲层（82），所述圆柱形陶瓷棒（80）上部分为铜盖帽（83），下部分为铜盖帽（84）；所述高压屏蔽环（9）通过螺钉和上铜盖帽(83)相连接；所述接地屏蔽环（10）通过螺钉和下铜盖帽（84）相连接；所述接地嵌件（12）是由铜质材料制作的，用于和外部电网的地相连接，内部连接接地屏蔽环（10）。

所述陶瓷棒（80）涂覆有高压臂电阻膜和低压臂电阻膜，所述高低压臂电阻整体设计。

所述一次导体（1）中间为圆铜棒，所述圆铜棒两端连接铜排，所述高压导线（11）连接在圆铜棒上。

所述测量线圈（2）的外屏蔽层（25）的内圆周方向压一根首尾端不相连的电刷线，所述电刷线一端压在外屏蔽层（25）内部，另一端做好绝缘和屏蔽后输出，并将此端和接地嵌件（12）相焊接。

所述保护线圈（3）的外屏蔽层（35）焊接一根电刷线；所述电刷线一端焊接在保护线圈（3）的外屏蔽层（35）上，另一端套绝缘套管并和接地嵌件（12）相焊接。

本发明的优点是：1）所述测量线圈为环形，用于对电流信号的测量，所述电子式电流互感器二次测量线圈最内层为坡莫合金铁芯，使测量信号具有高精度和低功耗的特性；

所述测量线圈的内缓冲层为多层绝缘皱纹纸，外加一层绝缘胶带密封，用于保护铁芯，防止铁芯浸入树脂材料引起收缩、变形，影响铁芯的电磁性能；

所述测量线圈的导线层为高温绝缘无氧铜线，用于感应二次小电流；

所述测量线圈的外缓冲层为多层绝缘皱纹纸，用于导线层的保护；

所述测量线圈的取样电阻为高精度，低温度系数的合金箔电阻，用于电流信号的采样，将电流信号转换成电压信号；

所述测量线圈的外屏蔽层为半导电尼龙带，起屏蔽作用，均压场强，降低局部放电参数值。

2）所述电子式电流互感器二次保护线圈最内层为圆环形尼龙骨架，使保护信号具有高线性，宽范围、频率响应迅速等特点；

所述保护线圈为环形，用于对电流信号的保护；

所述保护线圈的内缓冲层为多层绝缘皱纹纸，外加一层绝缘胶带密封，用于保护铁芯，防止铁芯浸入树脂材料引起收缩、变形，影响铁芯的电磁性能；

所述保护线圈的导线层为铜质漆包线，用于感应二次小电压信号；

所述保护线圈的外缓冲层为多层绝缘皱纹纸，用于导线层的保护；

所述保护线圈的外屏蔽层为内侧开槽口的不封闭圆环，起屏蔽作用，均压场强，降低局部放电参数值。

3）所述电子式电流互感器内缓冲层位于坡莫合金铁芯和尼龙骨架的外围，提高抗应力能力，以防坡莫合金铁芯和尼龙骨架收缩变形，影响其性能。

4）所述电子式电流互感器导线层位于内缓冲层外侧，采用高温绝缘漆包导线绕制。

5）所述电子式电流互感器线圈外缓冲层位于导线层外侧，用于保护导线层的导线。

6）所述电子式电流互感器屏蔽层位于线圈的最外侧，用于提高线圈的屏蔽能力。

7）所述电子式电压互感器分压器为瓷质基体外形呈圆柱体状。

8）所述电子式电压互感器分压器瓷质基体表面涂覆一层厚膜材料的电阻膜，构成电阻层。

9）所述电子式电压互感器缓冲膜覆盖于电阻层外部，使分压器具有粘接和抗应力性能。

10）所述电子式电压互感器高压电极呈上盖帽状设于分压器本体与高压引线连接的一端，用于接收高压引线传输的电压信号。

11）所述高压电阻型分压器还包括信号电极，所述信号电极由分压器本体的分压点引出，所述信号电极用于输出小电压信号，用于测量、保护或监控；

所述电阻分压器外层为缓冲膜涂覆于电阻层外部，用于保护电阻层，使电阻分压器具有粘接和抗应力性能；

所述电阻分压器的上下镀银铜盖帽分别用于和电网的高压信号，接地极相连接；

所述高压电阻型分压器还包括信号电极，所述信号电极由电阻分压器的分压点引出，所述信号电极用于输出小电压信号，用于测量、保护或监控。

所述镀银铜帽的中心部位具有螺纹孔，并分别通过螺栓连接高压电极与均压屏蔽罩、接地电极与均压屏蔽罩。

12）所述分压器本体为涂覆有高压臂电阻膜和低压臂电阻膜的陶瓷棒，高低压臂电阻整体设计，用于保证电气参数性能的一致性。

13）所述高压电极和接地电极的一端还分别设有一个均压屏蔽罩，所述均压屏蔽罩用于集中分压器的电场，并减小高压电极的电晕放电。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为测量线圈的结构示意图。

图3为保护线圈的结构示意图。

图4为电阻分压器的结构示意图。

图5为图4中Ⅰ部放大图。

图中1、高压一次导体，2、测量线圈，3、保护线圈，4、测量线圈二次信号输出引线，5、保护线圈二次信号输出引线，6、测量线圈屏蔽引线，7保护线圈屏蔽引线，8、电阻分压器，9、高压屏蔽环，10、接地屏蔽环，11、高压导线，12、接地嵌件，13、电阻分压器二次信号输出引线，14、二次信号输出航空插座，15、环氧树脂浇注体，16、取样电阻。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，本发明具体实施例1所述的一种组合式电子互感器，包括高压一次导体1、测量线圈2、保护线圈3、测量线圈二次信号输出引线4、保护线圈二次信号输出引线5、测量线圈屏蔽引线6、保护线圈屏蔽引线7、电阻分压器8、高压屏蔽环9、接地屏蔽环10、高压导体11、接地嵌件12、电阻分压器二次信号输出引线13、二次信号输出航空插座、14、环氧树脂浇注体15。

所述高压一次导体1中间是一圆形铜棒，两端为铜排状；所述测量线圈2是一环形线圈，由内到外依次为铁芯层21、内缓冲层22、导线层23、外缓冲层24、外屏蔽层25，所述铁芯层21为一由坡莫合金材料卷绕而成的环形状铁芯，所述内缓冲层22为一由绝缘皱纹纸材料围绕铁芯层21半叠绕制而成，所述导线层23为一由绝缘漆包铜线在内缓冲层22上环绕而成，所述外缓冲层24为由绝缘皱纹纸材料围绕导线层23半叠绕制而成，所述屏蔽层25为由半导电尼龙带围绕外缓冲层半叠环绕而成；所述保护线圈3是一环形线圈，由内到外依次为铁芯层31、内缓冲层32、导线层33、外缓冲层34、外屏蔽层35，所述铁芯层31为一由尼龙材料加工而成的环形状骨架，所述内缓冲层32为一由绝缘皱纹纸材料围绕铁芯层31半叠绕制而成，所述导线层33为一由绝缘漆包铜线在内缓冲层32上环绕而成，所述外缓冲层34为由绝缘皱纹纸材料围绕导线层33半叠绕制而成，所述屏蔽层35为一的内侧开口的并且留有断口的不封闭的铝环，其截面成U型，紧套着外缓冲层34；所述测量线圈二次信号输出引线4是一根高温双绞屏蔽电缆，其导线一端连接导线层23的两端，另一端连接二次信号输出航空插座14，所述高温双绞屏蔽电缆的屏蔽层一端悬空，其另一端连接二次信号输出航空插座14并和输出接地嵌件12进行连接；所述取样电阻16并接与所述测量线圈二次信号输出引线4；所述保护线圈二次信号输出引线5是一根高温双绞屏蔽电缆，其导线一端连接导线层33的两端，另一端连接二次信号输出航空插座14，所述高温双绞屏蔽电缆的屏蔽层一端悬空，其另一端连接二次信号输出航空插座14并和输出接地嵌件12进行连接。

所述电阻分压器8内部为一圆柱形陶瓷棒80，所述陶瓷基体80依次外敷电阻膜层81、缓冲层82，所述圆柱形陶瓷棒80上部分为铜盖帽83，下部分为铜盖帽84；所述高压屏蔽环9通过螺钉和上铜盖帽83相连接；所述接地屏蔽环10通过螺钉和下铜盖帽84相连接；所述高压导线11是具有耐高温的高压绝缘电缆，一端和一次导体1的铜棒相连接，另一端和高压屏蔽环9相连接；所述接地嵌件12是由铜质材料制作的，用于和外部电网的地相连接，内部连接接地屏蔽环10，测量线圈屏蔽引线6的一端，保护线圈屏蔽引线7的一端，二次输出信号双绞屏蔽线4、5、12屏蔽层的一端，二次信号输出航空插座14外壳，；所述电阻分压器二次信号输出引线13，一端连接电阻分压器的分压点和接地屏蔽环10，另一端连接二次信号输出航空插座14；所述二次信号输出航空插座14用于电流、电压二次信号的输出；所述环氧树脂浇注体15是由环氧树脂在模具中进行真空浇注而成。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

下面对本发明的各部件参数作出限定：

所述高压臂电阻为45MΩ-100MΩ左右，低压臂电阻为10KΩ到50KΩ之间，所述高压臂电阻和低压臂电阻阻值的选配应保证通过电阻的电流为mA级，一般选择在0.5-2mA，防止通过分压器的电流太大，长期运行导致电阻产生过热现象。

进一步，所述缓冲膜采用硅树脂材料，其厚度为0.1-0.5mm，厚度可根据浇注体的大小作相应调整。

进一步，所述电阻分压器的圆柱形陶瓷棒，其直径为15-30mm，高度为80-100mm。

进一步，所述浇注体为环氧树脂材料，由模具经真空浇注成型。

所述缓冲膜采用硅树脂材料，其厚度为0.1-0.5mm。

进一步所述测量线圈的取样电阻阻值为10-40Ω，功率为2～5W,精度为万分之一到万分之五，温度系数5～20PPM。

进一步所述测量线圈的导线层感应的电流为25mA～200mA。

进一步所述测量线圈的取样电阻产生的电压为1～4V。

进一步所述保护线圈的导线层感应的电压为150mV～225mV。

经检测，本发明能取得以下技术效果：

电子式电流互感器：

精度(准确度)：测量0.2S级；保护5P20；

额定一次电流：0～1250A；

额定二次输出：测量4V或其它值；保护200mV或其它值；

额定频率：50Hz（具体范围没具体试验过）；

额定负荷：＞100kΩ。

电子式电压互感器：

精度(准确度)：0.2/3P；

额定一次电压：0～10/kV；

额定二次输出：0～4/V；

额定频率：50Hz（0～400Hz完全可行）；

额定负荷＞100MΩ。

Claims (8)

1.一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，包括环氧树脂浇注体（15），所述环氧树脂浇注体（15）内上部设置电流互感器、下部设置电压互感器；

所述电流互感器包括一次导体（1）、测量线圈（2）、保护线圈（3）；

所述电压互感器包括电阻分压器（8），以及设置在电阻分压器（8）上端的高压屏蔽环（9）、下端的接地屏蔽环（10）；

所述一次导体（1）一端连接高压导线（11），高压导线（11）另一端和高压屏蔽环（9）相连接；

所述测量线圈（2）通过测量线圈二次信号输出引线（4）连接至二次信号输出插座（14），所述保护线圈（3）通过保护线圈二次信号输出引线（5）连接至二次信号输出插座（14）；

所述测量线圈二次信号输出引线（4）外设测量线圈屏蔽引线（6），保护线圈二次信号输出引线（5）外设保护线圈屏蔽引线（7），所述测量线圈屏蔽引线（6）、保护线圈屏蔽引线（7）一端悬空设置，另一端连接至二次信号输出插座（14）并延伸至和输出接地嵌件（12）连接。

2.根据权利要求1所述的一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，所述测量线圈（2）是一环形线圈，由内到外依次为铁芯层（21）、内缓冲层（22）、导线层（23）、外缓冲层（24）、外屏蔽层（25），所述铁芯层（21）为一由坡莫合金材料卷绕而成的环形状铁芯，所述内缓冲层（22）为一由绝缘皱纹纸材料围绕铁芯层（21）半叠绕制而成，所述导线层（23）为一由绝缘漆包铜线在内缓冲层（22）上环绕而成，所述外缓冲层（24）为由绝缘皱纹纸材料围绕导线层（23）半叠绕制而成，所述屏蔽层（25）为由半导电尼龙带围绕外缓冲层半叠环绕而成。

3.根据权利要求1所述的一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，所述保护线圈（3）是一环形线圈，由内到外依次为铁芯层（31）、内缓冲层（32）、导线层（33）、外缓冲层（34）、外屏蔽层（35），所述铁芯层（31）为一由尼龙材料加工而成的环形状骨架，所述内缓冲层（32）为一由绝缘皱纹纸材料围绕铁芯层（31）半叠绕制而成，所述导线层（33）为一由绝缘漆包铜线在内缓冲层（32）上环绕而成，所述外缓冲层（34）为由绝缘皱纹纸材料围绕导线层（33）半叠绕制而成，所述屏蔽层（35）为一的内侧开口的并且留有断口的不封闭的铝环，其截面成U型，紧套着外缓冲层（34）。

4.根据权利要求1所述的一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，所述电阻分压器（8）内部为一圆柱形陶瓷棒（80），所陶瓷棒（80）依次外敷电阻膜层（81）、缓冲层（82），所述圆柱形陶瓷棒（80）上部分为铜盖帽（83），下部分为铜盖帽（84）；所述高压屏蔽环（9）通过螺钉和上铜盖帽(83)相连接；所述接地屏蔽环（10）通过螺钉和下铜盖帽（84）相连接；所述接地嵌件（12）是由铜质材料制作的，用于和外部电网的地相连接，内部连接接地屏蔽环（10）。

5.根据权利要求4所述的一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，所述陶瓷棒（80）涂覆有高压臂电阻膜和低压臂电阻膜，所述高低压臂电阻整体设计。

6.根据权利要求1所述的一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，所述一次导体（1）中间为圆铜棒，所述圆铜棒两端连接铜排，所述高压导线（11）连接在圆铜棒上。

7.根据权利要求1所述的一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，所述测量线圈（2）的外屏蔽层（25）的内圆周方向压一根首尾端不相连的电刷线，所述电刷线一端压在外屏蔽层（25）内部，另一端做好绝缘和屏蔽后输出，并将此端和接地嵌件（12）相焊接。

8.根据权利要求1所述的一种中高压型组合式电子互感器，其特征在于，所述保护线圈（3）的外屏蔽层（35）焊接一根电刷线；所述电刷线一端焊接在保护线圈（3）的外屏蔽层（35）上，另一端套绝缘套管并和接地嵌件（12）相焊接。