CN106680565B - 10kV电能计量装置的电压互感器模块及电能计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种10kV电能计量装置的电压互感器模块及电能计量装置；10kV电能计量装置的电压互感器模块包括第一电压互感器、第二电压互感器以及第三电压互感器；第一电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的A相线，第二电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的B相线，第三电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的C相线；第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器的一次线圈末端相互连接；第一电压互感器的二次线圈首端连接电能表的A相电压端，第二电压互感器的二次线圈首端连接电能表的B相电压端，第三电压互感器的二次线圈首端连接电能表的C相电压端；第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器的二次线圈末端相互连接。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别是涉及一种10kV电能计量装置的电压互感器模块及电能计量装置。
背景技术
为了供电可靠性，现用的10kV电网一般采用中性点绝缘运行，这样电网单相接地时，电网只有一点接地，电网还可以短时间继续运行为用户供电，提高供电可靠性。用于此类电网的电能计量电压互感器模块是电能计量装置的重要组成部分，其对电能计量装置的安全运行具有至关重要的作用。
传统方案中，用于电网中性点绝缘的10kV电能计量装置的电压互感器模块通常包括两个电压互感器，两个电压互感器一次线圈的各端分别通过熔断器连接10kV电网，上述电压互感器二次线圈的各端均连接电能计量装置中的电能表(如三相三线电能表)。传统方案中的电能计量装置示意图可以参考图1所示，图1中，TA1和TA2表示电流互感器，TV1和TV2表示电压互感器。这样，电压互感器模块的各台电压互感器中，其一次侧在工作过程中需要承受来10kV电网的线电压，即一次线圈的承受电压高，受单台设备的体积及散热的限制，其匝间、层间绝缘裕度小，散热困难，若电网电压突然升高(如出现雷击、操作过电压、单相接地等)，容易引起电压互感器的绝缘层损坏，一次线圈的匝间、层间绝缘加速老化等问题，从而降低各台电压互感器的使用寿命。
发明内容
基于此，有必要针对传统方案中，电网电压突然升高降低各台电压互感器使用寿命的技术问题，提供一种10kV电能计量装置的电压互感器模块及电能计量装置。
一种10kV电能计量装置的电压互感器模块，包括第一电压互感器、第二电压互感器以及第三电压互感器；
所述第一电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的A相线，第二电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的B相线，第三电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的C相线；第一电压互感器的一次线圈末端、第二电压互感器的一次线圈末端和第三电压互感器的一次线圈末端相互连接；所述第一电压互感器的二次线圈首端连接电能表的A相电压端，所述第二电压互感器的二次线圈首端连接电能表的B相电压端，所述第三电压互感器的二次线圈首端连接电能表的C相电压端；第一电压互感器的二次线圈末端、第二电压互感器的二次线圈末端和第三电压互感器的二次线圈末端相互连接并接地。
上述10kV电能计量装置的电压互感器模块，设置第一电压互感器、第二电压互感器以及第三电压互感器三台全绝缘的电压互感器，上述三台电压互感器的一次线圈首端接在10kV电网上，一次线圈的末端相互连接，三台电压互感器的二次线圈末端相互连接后接地，二次线圈首端接电能表，使每台电压互感器一次线圈所承受的电压为10kV电网对应的相电压，各台电压互感器一次线圈的电压负担降低，使电压互感器模块中各台电压互感器一次线圈的匝间绝缘和层间绝缘裕度得到提高，同时提高了铁芯的励磁饱和裕度，有利于降低电压互感器模块的损耗，提升上述电压互感器模块的使用寿命。
一种电能计量装置，包括上述电压互感器模块，以及电能表。
上述电能计量装置，包括使用寿命得到提升的电压互感器模块，因而电能计量装置的各台电压互感器一次线圈的匝间绝缘和层间绝缘裕度得到提高，同时提高了铁芯的励磁饱和裕度，因而电压回路的可靠性得到提高。
附图说明
图1为传统方案的电能计量装置示意图；
图2为一个实施例的电压互感器模块结构示意图；
图3为一个实施例的电压互感器模块结构示意图；
图4为一个实施例的电能计量装置示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的10kV(千伏)电能计量装置的电压互感器模块及电能计量装置进行详细阐述。
参考图2，图2所示为一个实施例的10kV电能计量装置的电压互感器模块结构示意图，如图2所示，上述电压互感器模块可以包括第一电压互感器、第二电压互感器以及第三电压互感器；
所述第一电压互感器的一次线圈11的首端连接10kV电网上的A相线，第二电压互感器的一次线圈12的首端连接10kV电网上的B相线，第三电压互感器的一次线圈13的首端连接10kV电网上的C相线；第一电压互感器的一次线圈11末端、第二电压互感器的一次线圈12末端和第三电压互感器的一次线圈13末端相互连接；所述第一电压互感器的二次线圈14首端连接电能表21的A相电压端UA，所述第二电压互感器的二次线圈15首端连接电能表21的B相电压端UB，所述第三电压互感器的二次线圈16首端连接电能表21的C相电压端UC；第一电压互感器的二次线圈14末端、第二电压互感器的二次线圈15末端和第三电压互感器的二次线圈16末端相互连接并接地。
上述第一电压互感器的一次线圈11末端、第二电压互感器的一次线圈12末端和第三电压互感器的一次线圈13末端相互连接后，悬空设置；第一电压互感器的二次线圈14末端、第二电压互感器的二次线圈15末端和第三电压互感器的二次线圈16末端相互连接并接地，以保证相应电压互感器模块工作的稳定性。各台电压互感器各线圈的首端为该线圈的同名端，各台电压互感器各线圈的末端为该线圈的非同名端，比如，第一电压互感器的一次线圈11的首端为一次线圈11的同名端，其末端为一次线圈11的非同名端。
本实施例提供的电能计量电压互感器模块，设置第一电压互感器(包括一次线圈11和二次线圈14)、第二电压互感器(包括一次线圈12和二次线圈15)以及第三电压互感器(包括一次线圈13和二次线圈16)三台全绝缘的电压互感器，上述三台电压互感器的一次线圈首端接在10kV电网上，一次线圈的末端相互连接并悬空，三台电压互感器的二次线圈末端相互连接后接地，二次线圈首端接电能表，使每台电压互感器一次线圈所承受的电压为10kV电网对应的相电压，各台电压互感器一次线圈侧(如一次线圈11、一次线圈12和一次线圈13)的电压负担降低，使电压互感器模块中各台电压互感器一次线圈的匝间绝缘和层间绝缘裕度得到提高，同时提高了铁芯的励磁饱和裕度，有利于降低电压互感器模块的损耗，提升上述电压互感器模块的使用寿命。
在一个实施例中，上述第一电压互感器的一次线圈末端、第二电压互感器的一次线圈末端和第三电压互感器的一次线圈末端相互连接后悬空；各台电压互感器(包括上述第一电压互感器的一次线圈末端、第二电压互感器的一次线圈末端和第三电压互感器)一次线圈所承受的电压为相电压，因而各台电压互感器一次线圈侧的电压负担降低；所述一次线圈的匝间绝缘和层间绝缘裕度变高，提高了铁芯的励磁饱和裕度，有利于降低电压互感器模块的损耗，提升上述电压互感器模块的使用寿命。
参考图3所示，在一个实施例中，上述10kV电能计量装置的电压互感器模块，还可以包括第一熔断器23、第二熔断器24以及第三熔断器25；
所述第一熔断器23连接在所述第一电压互感器的一次线圈11首端与10kV电网的A相线之间；所述第二熔断器24连接在所述第二电压互感器的一次线圈12首端与10kV电网的B相线之间；所述第三熔断器25连接在所述第三电压互感器的一次线圈14首端与10kV电网的C相线之间。
上述第一熔断器23、第二熔断器24以及第三熔断器25均为高压熔断器。
本实施例分别在各台电压互感器的一次线圈首端以及相应的10kV电网之间接入一个熔断器，可以保证各台电压互感器的安全运行，从而提高相应电压互感器模块的安全性能。
在一个实施例中，上述第一电压互感器的二次线圈末端、第二电压互感器的二次线圈末端和第三电压互感器的二次线圈末端相互连接后接地，以保证其工作的安全性。
如图3所示，在一个实施例中，上述10kV电能计量装置的电压互感器模块，还可以包括非线性电阻27；
所述非线性电阻27的一端分别连接第一电压互感器的一次线圈11末端、第二电压互感器的一次线圈12末端和第三电压互感器的一次线圈13末端，即第一电压互感器的一次线圈11末端、第二电压互感器的一次线圈12末端和第三电压互感器的一次线圈13末端相互连接后，通过上述非线性电阻27接地。
本实施例在第一电压互感器的一次线圈11末端、第二电压互感器的一次线圈12末端和第三电压互感器的一次线圈13末端相互连接后，设置非线性电阻27，使上述非线性电阻27连接在各台电压互感器的一次线圈末端和地端之间，所述非线性电阻27两端电压低于临界电压时，呈开路状态，使得各台电压互感器的一次线圈末端近似悬空，当电压高于临界电压后，呈稳压状态。在10kV电网单相接地电压瞬间升高时，可以有效钳位各台电压互感器一次线圈末端对地电压，保证电压互感器一次线圈的安全工作。
上述临界电压设定范围可以为相应一次线圈额定电压的1.2至1.5倍。
当10kV电网发生突变(如单相接地等状况)，必然引起相互连接的三台电压互感器的一次线圈末端的对地电压升高，10kV电网的单相接地后断开的瞬间，其电压有可能升高到线电压的2至3倍，造成电压互感器绝缘损坏。本实施例将上述非线性电阻接入电压互感器模块，当各台电压互感器的一次线圈末端电压升高时，非线性电阻可以将一次线圈末端的对地电压钳位在一定的范围内，如1.2至1.5倍一次线圈额定电压范围内，使得三台全绝缘电压互感器的一次线圈末端对地电压受到钳位保护，进一步提升了相应电压互感器模块的安全性能。
一种电能计量装置，包括上述电压互感器模块，以及电能表。
本实施例提供的电能计量装置可以参考图2所示，包括使用寿命得到提升的电压互感器模块，这样电能计量装置的各台电压互感器一次线圈的匝间绝缘和层间绝缘裕度得到提高，同时提高了铁芯的励磁饱和裕度，因而电压回路的可靠性得到提高。
参考图4所示，在一个实施例中，上述电能计量装置，还可以包括第一电流互感器31和第二电流互感器32；
所述第一电流互感器31的一次线圈连接在10kV电网的A相线上，第一电流互感器31二次线圈的首端连接电能表的A相电流输入端IA+，第一电流互感器31二次线圈的末端连接电能表的A相电流输出端IA-；
所述第二电流互感器32的一次线圈连接在10kV电网的C相线上，第二电流互感器32二次线圈的首端连接电能表的C相电流输入端IC+，第二电流互感器32二次线圈的末端连接电能表的C相电流输出端IC-。
上述各台电流互感器(包括第一电流互感器31和第二电流互感器32)各线圈的首端为该线圈的同名端，各台电流互感器各线圈的末端为该线圈的非同名端，比如，第一电流互感器31的二次线圈首端为该二次线圈的同名端，其末端为二次线圈的非同名端。
本实施例中通过第一电流互感器31和第二电流互感器32将10kV电网的电流引入电能计量装置的电能表(三相三线电能表)，可以保证上述电能表工作的安全性，从而提高相应电能计量装置工作的安全性。
如图4所示，作为一个实施例，上述第一电流互感器31二次线圈的末端以及第二电流互感器32二次线圈的末端可以分别接地，进一步提升电能计量装置的安全性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
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 (7)
1.一种10kV电能计量装置的电压互感器模块，其特征在于，包括第一电压互感器、第二电压互感器以及第三电压互感器；
所述第一电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的A相线，第二电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的B相线，第三电压互感器的一次线圈首端连接10kV电网的C相线；第一电压互感器的一次线圈末端、第二电压互感器的一次线圈末端和第三电压互感器的一次线圈末端相互连接；所述第一电压互感器的二次线圈首端连接电能表的A相电压端，所述第二电压互感器的二次线圈首端连接电能表的B相电压端，所述第三电压互感器的二次线圈首端连接电能表的C相电压端；第一电压互感器的二次线圈末端、第二电压互感器的二次线圈末端和第三电压互感器的二次线圈末端相互连接；
还包括非线性电阻；
所述非线性电阻的一端分别连接第一电压互感器的一次线圈末端、第二电压互感器的一次线圈末端和第三电压互感器的一次线圈末端，非线性电阻的另一端接地；所述非线性电阻两端电压低于临界电压时，呈开路状态，使得各台电压互感器的一次线圈末端近似悬空，所述非线性电阻两端电压高于临界电压后，呈稳压状态，在10kV电网单相接地电压瞬间升高时，钳位各台电压互感器一次线圈末端对地电压。
2.根据权利要求1所述的10kV电能计量装置的电压互感器模块，其特征在于，各台电压互感器一次线圈所承受的电压为相电压，所述一次线圈的匝间绝缘和层间绝缘裕度变高。
3.根据权利要求1所述的10kV电能计量装置的电压互感器模块，其特征在于，还包括第一熔断器、第二熔断器以及第三熔断器；
所述第一熔断器连接在所述第一电压互感器的一次线圈首端与10kV电网的A相线之间；所述第二熔断器连接在所述第二电压互感器的一次线圈首端与10kV电网的B相线之间；所述第三熔断器连接在所述第三电压互感器的一次线圈首端与10kV电网的C相线之间。
4.根据权利要求3所述的10kV电能计量装置的电压互感器模块，其特征在于，若10kV电网的电压升高，所述非线性电阻进行电压钳位，将所述第一电压互感器、第二电压互感器和第三电压互感器的一次线圈对应的电压控制在设定范围内。
5.一种电能计量装置，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的电压互感器模块，以及电能表。
6.根据权利要求5所述的电能计量装置，其特征在于，还包括第一电流互感器和第二电流互感器；
所述第一电流互感器的一次线圈连接在10kV电网的A相线上，第一电流互感器二次线圈的首端连接电能表的A相电流输入端，第一电流互感器二次线圈的末端连接电能表的A相电流输出端；
所述第二电流互感器的一次线圈连接在10kV电网的C相线上，第二电流互感器二次线圈的首端连接电能表的C相电流输入端，第二电流互感器二次线圈的末端连接电能表的C相电流输出端。
7.根据权利要求6所述的电能计量装置，其特征在于，所述第一电流互感器二次线圈的末端以及第二电流互感器二次线圈的末端分别接地。
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