CN107785869A - 一种电流互感器及其二次侧限压保护装置 - Google Patents

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齐红柱
陈斌
陈红闯
梁建勋
王季琴
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Abstract

本发明涉及一种电流互感器及其二次侧限压保护装置，二次侧限压保护装置包括连接在电流互感器本体二次侧的限压保护模块，限压保护模块包括用于连接在电流互感器本体二次侧的限压保护支路，限压保护支路上串设有分压电阻和稳压单元，分压电阻和稳压单元构成的串联线路与一个控制开关并联设置，分压电阻的分压端控制连接该控制开关。当分压电阻上的电压达到控制开关的开通电压时，控制开关开通，以实现将二次侧电压限定在安全范围内的目的。因此，保护装置利用电流互感器自身产生的能量驱动控制开关保护动作，无需外部供电即可在将二次侧电压限定在安全范围内，避免了因供电电源出现故障或者供电异常时整个保护装置丧失保护功能。

Description

一种电流互感器及其二次侧限压保护装置
技术领域
本发明涉及一种电流互感器及其二次侧限压保护装置。
背景技术
电流互感器是一种电流转换的设备，把一次大电流转换成二次小电流，用于测量仪表、保护装置等。在正常的运行状态下，电流互感器输出电压很低，二次侧近乎短路，一旦二次侧开路，在其开路的两端就会产生很高的电压，经常会引起火花放电声、冒烟和烧焦的现象，过高的电压对设备及人身造成了很大的威胁。同时，铁芯损耗会增大然后发热，甚至烧坏绝缘。
目前，市场上的电流互感器二次侧保护装置通常为开路保护装置，在二次侧电压过高时，通过短接二次侧实现电流互感器二次侧保护。但是，二次侧在短接后电压就会立即变为0，在很多情况下二次侧电压不需要降为0，或者说不应该降为0，在这些情况下，二次侧不应该直接短接保护，而是应该将二次侧电压限定在某一个安全数值以下。而且，现有的电流互感器二次侧限压保护装置很少，并且一般都独立于电流互感器设备，且需外部供电才能正常工作。外部供电一旦异常保护装置就不能正常工作起到保护作用，另外保护装置独立于电流互感器设备，电流互感器二次输出与保护装置之间存在连接接点，如果接点处连接不良同样不能起到保护的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种电流互感器，用以解决当电流互感器二次侧限压保护装置中的供电电源供电异常时保护装置无法实现限压保护的问题。本发明同时提供一种电流互感器二次侧限压保护装置。
为实现上述目的，本发明的方案包括一种电流互感器，包括电流互感器本体和二次侧限压保护装置，所述二次侧限压保护装置包括限压保护模块，所述限压保护模块包括用于连接在电流互感器本体二次侧的限压保护支路，所述限压保护支路上串设有分压电阻和稳压单元，所述分压电阻和稳压单元构成的串联线路与一个控制开关并联设置，所述分压电阻的分压端控制连接所述控制开关；二次侧输出电压升高，当分压电阻上的电压达到所述控制开关的开通电压时，控制开关开通，以实现将二次侧电压限定在安全范围内的目的。
二次侧限压保护装置中只涉及到分压电阻、稳压单元以及控制开关，通过相应的连接线路将上述各元器件与电流互感器二次侧连接起来，整个二次侧限压保护装置中不需要专门设置供电电源，整个保护装置的运行依赖于二次侧两端升高的电压，当电压升高至一定值时，分压电阻上的电压就能够到达控制开关的开通电压，控制开关就会开通，通过各元器件的关系实现将二次侧电压限定在安全范围内的目的。因此，保护装置利用电流互感器自身产生的能量驱动控制开关保护动作，无需外部供电即可在将二次侧电压限定在安全范围内，避免了因供电电源出现故障或者供电异常时整个保护装置丧失保护功能。同时，保证电流互感器在二次侧开路时不受损坏且不产生高压，进而避免对设备及人身造成威胁。
所述限压保护模块还包括连接在电流互感器本体二次侧的两条二极管线路，第一二极管线路上串设有第一二极管和第二二极管，其中第一二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第二二极管线路上串设有第三二极管和第四二极管，其中第三二极管的阴极连接第四二极管的阴极，所述限压保护支路的两端分别连接所述第一二极管和第二二极管的连接点和所述第三二极管和第四二极管的连接点。
所述稳压单元为稳压管。
所述控制开关为MOS管。
本发明还提供一种电流互感器二次侧限压保护装置，包括限压保护模块，所述限压保护模块包括用于连接在电流互感器本体二次侧的限压保护支路，所述限压保护支路上串设有分压电阻和稳压单元，所述分压电阻和稳压单元构成的串联线路与一个控制开关并联设置，所述分压电阻的分压端控制连接所述控制开关；二次侧输出电压升高，当分压电阻上的电压达到所述控制开关的开通电压时，控制开关开通，以实现将二次侧电压限定在安全范围内的目的。
所述限压保护模块还包括用于连接在电流互感器本体二次侧的两条二极管线路，第一二极管线路上串设有第一二极管和第二二极管，其中第一二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第二二极管线路上串设有第三二极管和第四二极管，其中第三二极管的阴极连接第四二极管的阴极，所述限压保护支路的两端分别连接所述第一二极管和第二二极管的连接点和所述第三二极管和第四二极管的连接点。
所述稳压单元为稳压管。
所述控制开关为MOS管。
附图说明
图1是本发明提供的电流互感器的整体结构图；
图2是本发明提供的电流互感器的一种具体的电路结构实施方式图。
具体实施方式
电流互感器实施例
本实施例提供一种具有限压保护功能的电流互感器，如图1所示，电流互感器100由电流互感器本体101和二次侧限压保护装置构成，其中，二次侧限压保护装置包括限压保护模块102。本实施例中，为了体现整体性，除了电流互感器本体101之外，限压保护模块102内置在电流互感器100中，这样的话，就无需外部连接，当然，也可采用现有的线路连接方式。
以下先简单介绍一下各组成模块的功能作用。
电流互感器本体101：其与常规电流互感器功能一样，主要功能是把一次大电流转换成二次小电流。
限压保护模块102：该模块内置于电流互感器100内部，与电流互感器本体101的二次侧连接。其主要功能是在电流互感器正常工作时，其处于待机状态，不消耗能量，对电流互感器二次输出无影响；电流互感器正常工作过程中，当二次侧电压升高时，比如二次侧开路，该模块检测并限制电流互感器二次输出电压在安全范围内，进而保护电流互感器和人身不受损害。当电流互感器二次输出电压消失时该模块自动恢复待机状态。
因此，在正常工作时，与普通电流互感器一样，虽然限压保护模块102与电流互感器二次侧连接，但限压保护模块102处于待机状态，不消耗能量，对电流互感器二次输出无影响；电流互感器正常工作过程中，当二次侧电压升高，比如二次侧开路时，限压保护模块102限制电流互感器二次输出电压在安全范围内，可靠保护电流互感器及人身不受损害。
以下对各组成模块的结构进行详细说明。
由于电流互感器本体101属于常规结构，本实施例就不再具体说明。
限压保护模块102包括一条限压保护支路，该限压保护支路用于对电流互感器本体101二次侧的电压进行处理，所以，其直接或者间接地连接在电流互感器本体101二次侧。限压保护支路上串设有分压电阻和稳压单元，如图2所示，分压电阻对应图中的电阻R1，本实施例中，稳压单元为稳压管，对应图中的稳压管Z1。电阻R1和稳压管Z1构成的串联线路与一个控制开关并联设置，该控制开关以MOS管为例，对应图中的MOS管Q1，电阻R1和稳压管Z1的连接点，即电阻R1的分压端控制连接该MOS管的控制端。
进一步地，由于电流互感器本体101二次侧的电压为交流电压，因此，为了保证电阻R1上的电压方向始终为一个方向，限压保护模块102还包括两条二极管线路，这两条二极管线路均连接在电流互感器本体101二次侧，如图2所示，第一二极管线路上串设有二极管D1和二极管D2，且二极管D1和二极管D2在第一二极管线路上的布置方向相反，图2中，二极管D1的阳极和二极管D2的阳极连接；第二二极管线路上串设有二极管D3和二极管D4，且二极管D3和二极管D4在第二二极管线路上的布置方向相反，图2中，二极管D3的阴极和二极管D4的阴极连接。限压保护支路的两端分别连接二极管D1和二极管D2的连接点和二极管D3和二极管D4的连接点，因此，第一二极管线路和第二二极管线路构成的电路结构类似于整流电路中的H桥电路结构。
电流互感器正常工作时，由于电流互感器二次输出电压很低，不能达到稳压管Z1稳压值，故电阻R1上分压为0，MOS管Q1处于关断状态，同时稳压管Z1上也无电流流过，限压保护模块102不消耗二次能量，对电流互感器二次输出无影响。电流互感器正常工作过程中，当电流互感器二次侧电压突然上升时，比如二次侧开路时，二次侧输出电压升高，当MOS管Q1的D、S两端电压超过稳压管Z1稳压值后，因稳压管Z1两端电压被限制，故多余电压被加载到电阻R1上，电阻R1两端的电压上升，当电阻R1两端电压达到MOS管Q1的开通电压时，MOS管Q1开通，并维持D、S两端电压，电流互感器二次输出电压峰值被限制在安全范围内。并且，由于MOS管Q1开通电压约为2V，二极管D1、D2、D3和D4压降约为0.7V，故电流互感器二次输出电压峰值被限制在高于稳压管Z1的稳压值3.4V左右。当电流互感器二次输出电压消失时，MOS管Q1断开，限压保护模块102自动恢复待机状态。所以，通过合理选型稳压管，即合理选择稳压管的稳压值，既能保证电流互感器正常工作时限压保护模块102不消耗其二次输出能量，又能限制电流互感器二次输出电压在安全范围内，不会对电流互感器和人身造成损害。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。
电流互感器二次侧限压保护装置实施例
本实施例提供一种电流互感器二次侧限压保护装置，该保护装置可以独立于电流互感器单独生产和保护，由于在上述电流互感器实施例中已详细介绍了电流互感器二次侧限压保护装置，本实施例就不再具体说明。

Claims (8)

1.一种电流互感器，包括电流互感器本体和二次侧限压保护装置，其特征在于，所述二次侧限压保护装置包括限压保护模块，所述限压保护模块包括用于连接在电流互感器本体二次侧的限压保护支路，所述限压保护支路上串设有分压电阻和稳压单元，所述分压电阻和稳压单元构成的串联线路与一个控制开关并联设置，所述分压电阻的分压端控制连接所述控制开关；二次侧输出电压升高，当分压电阻上的电压达到所述控制开关的开通电压时，控制开关开通，以实现将二次侧电压限定在安全范围内的目的。
2.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述限压保护模块还包括连接在电流互感器本体二次侧的两条二极管线路，第一二极管线路上串设有第一二极管和第二二极管，其中第一二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第二二极管线路上串设有第三二极管和第四二极管，其中第三二极管的阴极连接第四二极管的阴极，所述限压保护支路的两端分别连接所述第一二极管和第二二极管的连接点和所述第三二极管和第四二极管的连接点。
3.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述稳压单元为稳压管。
4.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，所述控制开关为MOS管。
5.一种电流互感器二次侧限压保护装置，其特征在于，包括限压保护模块，所述限压保护模块包括用于连接在电流互感器本体二次侧的限压保护支路，所述限压保护支路上串设有分压电阻和稳压单元，所述分压电阻和稳压单元构成的串联线路与一个控制开关并联设置，所述分压电阻的分压端控制连接所述控制开关；二次侧输出电压升高，当分压电阻上的电压达到所述控制开关的开通电压时，控制开关开通，以实现将二次侧电压限定在安全范围内的目的。
6.根据权利要求5所述的电流互感器二次侧限压保护装置，其特征在于，所述限压保护模块还包括用于连接在电流互感器本体二次侧的两条二极管线路，第一二极管线路上串设有第一二极管和第二二极管，其中第一二极管的阳极连接第二二极管的阳极，第二二极管线路上串设有第三二极管和第四二极管，其中第三二极管的阴极连接第四二极管的阴极，所述限压保护支路的两端分别连接所述第一二极管和第二二极管的连接点和所述第三二极管和第四二极管的连接点。
7.根据权利要求5所述的电流互感器二次侧限压保护装置，其特征在于，所述稳压单元为稳压管。
8.根据权利要求5所述的电流互感器二次侧限压保护装置，其特征在于，所述控制开关为MOS管。
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