CN106205989A - 一种配电设备用一二次融合三相电流互感器 - Google Patents

一种配电设备用一二次融合三相电流互感器 Download PDF

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Abstract

一种配电设备用一二次融合三相电流互感器，包括三个圆筒型空心骨架，空心骨架上分别绕制有二次绕组，形成A相线圈、B相线圈、C相线圈，所述的A相线圈、B相线圈、C相线圈上方覆盖有椭圆环形零序线圈，A相线圈、B相线圈、C相线圈和零序线圈固封在环氧树脂真空浇注成的椭圆形的绝缘体内，所述的A相线圈、B相线圈以及C相线圈各自都由测量线圈和保护线圈采用回绕法绕组而成，所述保护线圈由锰铜丝均匀绕制在空心骨架上，并串联有调节输出电压的锰铜丝电阻。本发明在保证采样数据的精度和可靠的同时，完成测量、保护信号的在线监测和自诊断，同时增加了零序保护的作用，提供了三相序（保护、测量、计量）电流信号和零序电流信号。

Description

一种配电设备用一二次融合三相电流互感器
技术领域
本发明涉及配网自动化采样控制领域，具体公开了一种配电设备用一二次融合三相电流互感器。
背景技术
我国智能电网建设巨大的投资，为电力设备制造企业提供了强大的技术改造原动力。国家电网提出2009～2020年分三个阶段实现智能电网远景规划：第一阶段(2009年～2010年)预计投资5500亿元，第二阶段(2011年～2015年)预计投资2万亿元，第三阶段(2016年～2020年)预计投资1.7万亿元。到2020年国家电网在智能电网建设方面总投资逾4万亿元。我国建设统一坚强的智能电网就要构筑坚强的网架结构，需要大量的变压器、互感器等设备，据估计这方面设备约占电网总投资40%，这无疑是电力设备制造企业的福音。
随着国家电网公司坚强智能电网计划的实施，变电站将向智能变电站发展，一次设备要升级为智能电力设备，二次设备则成为智能控制单元，这是一个革命性的变化。国家电网发布了智能变电站的整体技术规划要求对于变压器、互感器等产品，应当加入了代表智能化的自诊、保护功能。
另一方面，为适应国家电网线损精细化管理的要求，实现配电网分线线损计量，需要对一次设备电流传感器提出新的计量精度要求。随着电子技术的飞速发展，微机型继电保护装置逐步占据了主导地位，在继电保护和测量中，控制部分的能量流和信息流分离，因而监测设备不再需要高功率输出的互感器采样。同时由于电力工业的快速发展、电网情况也更加复杂，提高功率因数，改善电网质量的智能电流互感器被广泛应用。因此，开发出一种具有采样、测量、保护、零序功能的三相电流互感器迫在眉睫。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供了一种具有采样、测量、保护、零序功能的配电设备用一二次融合三相电流互感器，其能够为配电终端FTU/DTU提供电流采集信号。
本发明是这样实现的，一种配电设备用一二次融合三相电流互感器，包括三个圆筒型空心骨架，空心骨架上分别绕制有二次绕组，形成 A 相线圈、B 相线圈、C 相线圈，所述的A 相线圈、B 相线圈、C 相线圈上方覆盖有椭圆环形零序线圈，A 相线圈、B 相线圈、C相线圈和零序线圈固封在环氧树脂真空浇注成的椭圆形的绝缘体内。
所述的二次绕组连接有二次接线端子，所述的二次接线端子通过航空插头与外部联接，输出信号并接12米长屏蔽双绞线电缆。
所述的A 相线圈、B 相线圈以及C 相线圈各自都由测量线圈和保护线圈采用回绕法绕组而成。
所述保护线圈由锰铜丝均匀绕制在空心骨架上，并串联有调节输出电压的锰铜丝电阻。
本发明的有益效果如下：
本发明是将原本独立结构的单相零序电流互感器、单相电流互感器组合在一起。在保证采样数据的精度和可靠的同时，完成测量、保护信号的在线监测和自诊断。同时增加零序保护的作用，提供三相序（保护、测量、计量）电流信号和零序电流信号。
本发明是一种低压、新型测量、保护用互感器，主要和户外ZW20断路器（FZW28负荷开关）配套。该互感器功能强大，小信号输出无须二次转换，可直接通过A/D转换接入二次设备，符合“电网电气设备的控制和保护及状态检修、电能计量、电能质量测量”等电力工业各个领域“数字化、智能化、网络化”发展的需求。
附图说明
图1是本发明的俯视结构示意图；
图2是图1 的局部剖视图；
图中1、航空端子 2、屏蔽双绞线电缆 3、环氧树脂 4、无感电阻 5、测量线圈 6、保护线圈 7、零序线圈 8 、团状模塑料外壳 9、 A相线圈 10、B相线圈 11、C相线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制：
一种配电设备用一二次融合三相电流互感器，包括三个圆筒型空心骨架，空心骨架上分别绕制有二次绕组，形成 A 相线圈9、B 相线圈10、C 相线圈12，所述的A 相线圈9、B 相线圈10、C 相线圈11上方覆盖有椭圆环形零序线圈7，A 相线圈9、B 相线圈10、C 相线圈11和零序线圈7固封在环氧树脂3真空浇注成的椭圆形的绝缘体内。
所述的二次绕组连接有二次接线端子，所述的二次接线端子通过航空插头1与外部联接，输出信号并接12米长屏蔽双绞线电缆2。
所述的A 相线圈9、B 相线圈10以及C 相线圈11各自都由测量线圈5和保护线圈6采用回绕法绕组而成。
所述保护线圈6由锰铜丝均匀绕制在空心骨架上，并串联有调节输出电压的无感电阻4。
下面结合具体原理对本发明作进一步说明，电流取样测量线圈采用能耗小铁心线圈原理、电流取样保护线圈采用罗柯夫斯基（Rogowski）线圈原理。零序电流取样采用能耗小铁心线圈原理。
小铁芯线圈式低功率电流互感器是传统电磁式电流互感器的一种发展，其原理图如下：小铁心线圈式低功率电流互感器包含一次绕组小铁心和损耗极小的二次绕组。二次绕组上连接集成元件Ra，因此，其二次输出为电压信号。二次电流I2在集成元件Ra上产生的电压降Us，其幅值正比于一次流且同相位。而且，互感器的内部损耗和负荷要求的二次功率越小，其测量范围越宽、准确度越高。
罗柯夫斯基（Rogowski）线圈是将导线均匀地绕在非铁磁性环形骨架上，一次母线置于线圈中央，因此绕组线圈与母线之间的电位是隔离的。由于不存在铁心所以不存在饱和现象。如果母线电流为I（t），
根据法拉第电磁感应定律，罗柯夫斯基（Rogowski）线圈两端产生的感应电势e（t）：e（t）= -Mdi/dt
其中M——互感系数
Rogowski线圈两端产生的感应电势e（t）经过积分器处理后得到与母线电流成比例的电压信号，然后经过其它环节的处理、变换后，即可得到与一次电流成比例的模拟量输出。
本发明采用低能耗小铁心线圈原理和Rogowski线圈设计原理，其中Rogowski线圈采用独家设计的锰铜丝均匀绕制在空心骨架上，然后采用锰铜丝电阻串联调节输出电压，极大的提高了Rogowski线圈的性能稳定性。其输出在整个测量范围内呈线性。该装置绝缘结构简单，运行降低能耗，安装简单，维护方便，安全性能高，对现有电气设备的改造与提高具有现实意义。
本发明通过电磁感应、高精度电阻采样，可以做零序、测量和保护，环氧树脂浇注，二次接线通过航空插头与外部联接，输出信号可以并接12米长屏蔽电缆，末端精度不变的组合式结构，便于安装，减少现场接线，节省空间，维护方便。产品输出为小电压信号，不会伤害被控设备，可直接与仪表、继电保护装置等二次综合自动化设备接口，从而实现控制、采样、保护的功能。
本发明整体特征：功能多样，安装使用简单方便，运行降低能耗，无需设备维护。重量轻、体积小、安装节省空间，减少现场接线，结构简洁，性能优越。测量范围宽，克服了传统电磁式取样装置的频带窄、响应慢等缺点。小电压信号取样从根本上消除了电力系统运行中的重大故障隐患，最大程度地保障了人员和设备的安全。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1. 一种配电设备用一二次融合三相电流互感器，包括三个圆筒型空心骨架，其特征在于：所述空心骨架上分别绕制有二次绕组，形成 A 相线圈（9）、B 相线圈（10）、C 相线圈（12），所述的A 相线圈（9）、B 相线圈（10）、C 相线圈（11）上方覆盖有椭圆环形零序线圈（11），A 相线圈（9）、B 相线圈（10）、C 相线圈（12）和零序线圈（7）固封在环氧树脂（3）真空浇注成的椭圆形的绝缘体内。
2.根据权利要求1所述的一种配电设备用一二次融合三相电流互感器，其特征在于：所述的二次绕组连接有二次接线端子，所述的二次接线端子通过航空插头（1）与外部联接，输出信号并接12米长屏蔽双绞线电缆（2）。
3.根据权利要求1所述的一种配电设备用一二次融合三相电流互感器，其特征在于：所述的A 相线圈（9）、B 相线圈（10）以及C 相线圈（11）各自都由测量线圈（5）和保护线圈（6）采用回绕法绕组而成。
4.根据权利要求1所述的一种配电设备用一二次融合三相电流互感器，其特征在于：所述保护线圈（6）由锰铜丝均匀绕制在空心骨架上，并串联有调节输出电压的无感电阻（4）。
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