CN108597826B - 全封闭环氧树脂绝缘电压互感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及互感器技术领域。全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，包括一电压互感器，电压互感器包括一次绕组、二次绕组以及铁心，还包括一环氧树脂制成的绝缘外壳，铁心、一次绕组以及二次绕组均埋设在绝缘外壳内；第一绕组的两端分别为高压输入端以及接地端；高压输入端设置在绝缘外壳的顶部；接地端与二次绕组的接线端子设置在绝缘外壳的底部的同侧；铁心外绕设有二次绕组，二次绕组外表面绕制有一电容器纸制成的绝缘层，绝缘层的外表面绕制有一次绕组，一次绕组的外表面包覆有半导体皱纹纸屏蔽层；铁芯外表面没有绕制二次绕组的部位包裹有半导体皱纹纸屏蔽层。将传统半封闭的形式，改良为全封闭的形式，保证产品励磁电流小，过电压耐受能力强。

Description

全封闭环氧树脂绝缘电压互感器

技术领域

本发明涉及互感器技术领域，具体涉及电压互感器。

背景技术

相对地电压互感器的一次绕组的一端直接接地，一次绕组接地端(N端) 设计时，靠近二次绕组，其一次绕组与二次绕组及地间的主绝缘承受的电压比较低，一般情况下为3kV。而且，大都采用叠片式铁芯半封闭式环氧浇注，其性能不能达到国家标准GB20840.3-2013《电磁式电压互感器》规定的绝缘水平、局部放电水平等关键技术指标要求，运行可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，解决以上至少一个技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，包括一电压互感器，所述电压互感器包括一次绕组、二次绕组以及铁心，其特征在于，还包括一环氧树脂制成的绝缘外壳，所述铁心、一次绕组以及二次绕组均埋设在绝缘外壳内；

所述第一绕组的两端分别为高压输入端以及接地端；

所述高压输入端设置在所述绝缘外壳的顶部；

所述接地端与二次绕组的接线端子设置在所述绝缘外壳的底部的同侧；

所述铁心外绕设有所述二次绕组，所述二次绕组外表面绕制有一电容器纸制成的绝缘层，所述绝缘层的外表面绕制有一次绕组，所述一次绕组的外表面包覆有半导体皱纹纸屏蔽层；

所述铁芯外表面没有绕制所述二次绕组的部位包裹有半导体皱纹纸屏蔽层。

本专利的创新点在于：(1)通过将传统半封闭的形式，改良为全封闭的形式，保护铁心不受外界因素影响，保证产品励磁电流小，损耗低，过电压耐受能力强，可由GB20840.3-2013标准中的1.9倍提高到2.3或2.5倍，运行可靠性高，产品技术水平达国际同等产品先进水平。国标规定20pC，实际产品达到10pC以下，产品励磁电流小，损耗低，过电压耐受能力强，运行可靠性高，批量生产合格率达到98％以上。

(2)通过一次绕组的外表面包覆有半导体皱纹纸屏蔽层以及铁心外表面没有绕制二次绕组的部位包裹有半导体皱纹纸屏蔽层，达到改善电场分布、提高局部放电水平，便于实现了所述接地端与二次绕组的接线端子设置在所述绝缘外壳的底部的同侧，仍能保证整体工作的稳定性。

(3)本专利通过将一次绕组直接绕设在二次绕组的外围，减少器身大小，增加绝缘尺寸，提高绝缘性能。

所述一次绕组包括至少三层铜导线绕制而成的铜层，相邻的铜层之间设有一电容器纸构成的绝缘纸层，所述绝缘纸层的宽度方向的两侧均开设有通孔。

本发明通过优化传统的绝缘纸层的结构，在绝缘纸层的两侧开设有通孔，绝缘纸层间空隙可更好的浸入树脂。提高一次线圈铜层间绝缘，降低了局部放电量，提高了产品质量。

至少三层铜层从内至外依次为内侧铜层、中间铜层、外侧铜层，所述中间铜层的匝数与所述外侧铜层匝数之和等于所述内侧铜层的匝数，所述中间铜层的铜导线与所述外侧铜层的铜导线分别位于不同侧；

一次绕组绕线是以左端为绕线起始端的话，从左至右先绕满后隔上一层绝缘纸层，然后从右端绕制中央隔上一层绝缘纸层，然后从中央绕制左端，在隔上一层绝缘纸层，继续从左至右绕满一层，依次类推，进行一次线圈的缠绕。

因为匝数越多，累计的电压越高，本专利通过优化一次绕组中铜导线的排布形式，绝缘纸层不至于承受最大的电压值，降低层间场强，提高局放水平。使12kV全封闭式环氧浇注式电压互感器产品的局放水平达到优于国家标准规定，即国标规定20pC，实际产品达到10pC以下。

所述接地端与二次绕组的接线端子设置在所述绝缘外壳的底部的左侧；

所述绝缘外壳的前后两侧均连接有一断面呈三角形的条状凸起，所述条状凸起是环氧树脂制成的条状凸起，所述条状凸起的长度方向为左右。

便于增加地对高压输入端的爬电距离。

所述绝缘外壳上设有用于滑入条状凸起的滑槽，所述滑槽的引导方向为左右；

所述滑槽的槽口宽度小于所述滑槽的槽底宽度。

便于实现条状凸起的可拆卸连接。便于更换条状凸起，适用于不同的工作环境。

所述绝缘外壳的下方固定有一金属板，所述绝缘外壳的横截面自靠近金属板处至靠近所述条状凸起处逐渐递减。

保证绝缘外壳下重的支撑效果的同时，节约绝缘外壳的用量，保证绝缘效果。

所述绝缘外壳包括以下重量百分比的原料，20％～25％环氧树脂、 10％～15％固化剂、5％～10％增韧剂、55％～60％份硅微粉、0.2％～0.4％染色剂、 0.3％～0.6％促进剂。

本专利通过绝缘外壳的配方，引入了增韧剂，提高混合料韧性，更好的流动性，防止材料开裂。引入了硅微粉，减少固化收缩，增加材料机械强度。引入促进剂，减少材料凝胶时间，使材料固化加快，降低生产周期。综上所述：此配方能有效增强材料的韧性，减少材料固化收缩，具有良好的机械性能，TG适中，耐冷热冲击性能佳，具有优良的电绝缘性能以及产品的局放水平。

作为一种优选方案，所述树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量比分别为50：29：16：130。

染色剂的重量为所述树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量和的 3‰。

促进剂的重量为所述树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量和的 5‰。

所述绝缘外壳还包括1％～5％气凝胶、4％～8％水合物，2％～15％二氧化碳微囊。

本发明通过设有气凝胶，由于气凝胶具有微孔，通过二氧化碳微囊，控制自重的同时，当预热使得二氧化碳微囊中的二氧化碳气体逸出，进一步提高绝缘效果，实现在二氧化碳的绝缘氛围内。通过加入有水合物以及二氧化碳微囊进一步实现阻燃的效果。

所述绝缘外壳内设有至少三个相互导通的通道，所述通道内填充有液态金属。进一步提高电磁屏蔽的效果的同时，实现散热效果。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明另一视角下的一种结构示意图；

图3为本发明一次绕组的绕线示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。

参照图1、图2、图3，全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，包括一电压互感器，电压互感器包括一次绕组、二次绕组以及铁心1，还包括一环氧树脂制成的绝缘外壳2，铁心1、一次绕组以及二次绕组均埋设在绝缘外壳2内；第一绕组的两端分别为高压输入端3以及接地端5；高压输入端3设置在绝缘外壳2的顶部；接地端5与二次绕组的接线端子设置在绝缘外壳2的底部的同侧；铁心1外绕设有二次绕组，二次绕组外表面绕制有一电容器纸制成的绝缘层，绝缘层的外表面绕制有一次绕组4，一次绕组4的外表面包覆有半导体皱纹纸屏蔽层；铁芯外表面没有绕制二次绕组的部位包裹有半导体皱纹纸屏蔽层。本专利的创新点在于：(1)通过将传统半封闭的形式，改良为全封闭的形式，保护铁心1不受外界因素影响，保证产品励磁电流小，损耗低，过电压耐受能力强，可由GB20840.3-2013标准中的1.9倍提高到2.3或2.5倍，运行可靠性高，产品技术水平达国际同等产品先进水平。国标规定20pC，实际产品达到10pC以下，产品励磁电流小，损耗低，过电压耐受能力强，运行可靠性高，批量生产合格率达到98％以上。(2)通过一次绕组的外表面包覆有半导体皱纹纸屏蔽层以及铁心1外表面没有绕制二次绕组的部位包裹有半导体皱纹纸屏蔽层，达到改善电场分布、提高局部放电水平，便于实现了接地端与二次绕组的接线端子设置在绝缘外壳2的底部的同侧，仍能保证整体工作的稳定性。(3)本专利通过将一次绕组直接绕设在二次绕组的外围，减少器身大小，增加绝缘尺寸，提高绝缘性能。

一次绕组包括至少三层铜导线绕制而成的铜层，相邻的铜层之间设有一电容器纸构成的绝缘纸层9，绝缘纸层9的宽度方向的两侧均开设有通孔。本发明通过优化传统的绝缘纸层的结构，在绝缘纸层的两侧开设有通孔，绝缘纸层间空隙可更好的浸入树脂。提高一次线圈铜层间绝缘，降低了局部放电量，提高了产品质量。

至少三层铜层从内至外依次为内侧铜层10、中间铜层11、外侧铜层12，中间铜层11的匝数与外侧铜层12匝数之和等于内侧铜层10的匝数，中间铜层的铜导线与外侧铜层的铜导线分别位于不同侧；一次绕组绕线是以左端为绕线起始端的话，从左至右先绕满后隔上一层绝缘纸层，然后从右端绕制中央隔上一层绝缘纸层，然后从中央绕制左端，在隔上一层绝缘纸层，继续从左至右绕满一层，依次类推，进行一次线圈的缠绕。因为匝数越多，累计的电压越高，本专利通过优化一次绕组中铜导线的排布形式，绝缘纸层不至于承受最大的电压值，降低层间场强，提高局放水平。

接地端与二次绕组的接线端子设置在绝缘外壳2的底部的左侧；绝缘外壳 2的前后两侧均连接有一断面呈三角形的条状凸起6，条状凸起6是环氧树脂制成的条状凸起，条状凸起的长度方向为左右。便于增加地对高压输入端3的爬电距离。

绝缘外壳2上设有用于滑入条状凸起的滑槽，滑槽的引导方向为左右；滑槽的槽口宽度小于滑槽的槽底宽度。便于实现条状凸起的可拆卸连接。便于更换条状凸起，适用于不同的工作环境。

绝缘外壳2的下方固定有一金属板7，绝缘外壳2的横截面自靠近金属板7 处至靠近条状凸起处逐渐递减。保证绝缘外壳2下重的支撑效果的同时，节约绝缘外壳2的用量，保证绝缘效果。

绝缘外壳2包括以下重量百分比的原料，20％～25％环氧树脂、10％～15％固化剂、5％～10％增韧剂、55％～60％份硅微粉、0.2％～0.4％染色剂、0.3％～0.6％促进剂。本专利通过绝缘外壳2的配方，引入了增韧剂，提高混合料韧性，更好的流动性，防止材料开裂。引入了硅微粉，减少固化收缩，增加材料机械强度。引入促进剂，减少材料凝胶时间，使材料固化加快，降低生产周期。综上：此配方能有效增强材料的韧性，减少材料固化收缩，具有良好的机械性能，TG适中，耐冷热冲击性能佳，具有优良的电绝缘性能以及产品的局放水平。

作为一种优选方案，树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量比分别为50：29：16：130。染色剂的重量为树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量和的3‰。

促进剂的重量为树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量和的5‰。绝缘外壳2还包括1％～5％气凝胶、4％～8％水合物，2％～15％二氧化碳微囊。本发明通过设有气凝胶，由于气凝胶具有微孔，通过二氧化碳微囊，控制自重的同时，当预热使得二氧化碳微囊中的二氧化碳气体逸出，进一步提高绝缘效果，实现在二氧化碳的绝缘氛围内。通过加入有水合物以及二氧化碳微囊进一步实现阻燃的效果。

绝缘外壳2内设有至少三个相互导通的通道，通道内填充有液态金属。进一步提高电磁屏蔽的效果的同时，实现散热效果。

绝缘外壳2的上端部开设有一用于容置液态金属的散热窗，还设有一钢制散热器，钢制散热器包括一钢制盖体，钢制盖体上方设有散热翅片；钢制盖体下方设有热交换金属片；钢制散热器的钢制盖体盖住凹槽，实现密封；热交换金属片插入凹槽内的液态金属中。液态金属在高温下(如40度以上)，是液态。在需要对芯片进行散热时，完成液态转化。液态的流动性，在上下温差作用下，会产生对流，散热性远远大于固态金属。本专利将液态金属的对流散热，和固态金属制成的散热器相结合，既保证了流体金属强度的热交换性能，又实现了对液态金属的密封，保证了电路的安全性。另外，本专利中特别采用由钢制成的钢制散热器，而不是采用常用的铝质散热器。避免了同相金属的溶解腐蚀。钢制盖体下方分布有至少10条竖直设置的条状热交换金属片。在允许液态金属产生上下对流的前提下，也允许左右或者前后对流，利于整体进行热交换。进一步优选为，相邻的两条条状热交换金属片距离在 0.2-3mm。

凹槽的一侧固定有一强磁体，液态金属上浮设有一浮体，浮体通过一弹簧与凹槽设有强磁体的相对侧相连。浮体上设有磁性金属导体，磁性金属导体通过一发光机构与强磁体相连，发光机构包括电源以及LED灯，LED灯与电源均设置在绝缘外壳的顶部。在低于液态金属熔点时，磁性金属导体与强磁体不接触，液态金属熔化成液态后，磁性金属导体与强磁体接触，LED灯亮。便于实现对绝缘外壳温度的检测。只有当绝缘外壳的温度过高实现液态金属融化后，浮体上的磁性金属导体在强磁体的吸附作用下，去强磁体接触，构成发光机构的供电回路，装置简单。一般绝缘外壳超过40℃，易于发生故障，便于故障的及时发现处理。维修时，工作人员可以将钢制盖体打开后，将磁性金属导体与强磁体的剥离，便于维修后的下次使用。发光机构还包括与LED 灯并联或者串联的报警装置。报警装置可以是一扬声器，或者其他。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，包括一电压互感器，所述电压互感器包括一次绕组、二次绕组以及铁芯，其特征在于，还包括一环氧树脂制成的绝缘外壳，所述铁芯、一次绕组以及二次绕组均埋设在绝缘外壳内；

所述一次绕组的两端分别为高压输入端以及接地端；

所述高压输入端设置在所述绝缘外壳的顶部；

所述接地端与二次绕组的接线端子设置在所述绝缘外壳的底部的同侧；

所述铁芯外绕设有所述二次绕组，所述二次绕组外表面绕制有一电容器纸制成的绝缘层，所述绝缘层的外表面绕制有一次绕组，所述一次绕组的外表面包覆有半导体皱纹纸屏蔽层；

所述铁芯外表面没有绕制所述二次绕组的部位包裹有半导体皱纹纸屏蔽层；至少三层铜层从内至外依次为内侧铜层、中间铜层、外侧铜层，所述中间铜层的匝数与所述外侧铜层匝数之和等于所述内侧铜层的匝数，所述中间铜层的铜导线与所述外侧铜层的铜导线分别位于不同侧；

一次绕组绕线是以左端为绕线起始端的话，从左至右先绕满后隔上一层绝缘纸层，然后从右端绕制中央隔上一层绝缘纸层，然后从中央绕制左端，在隔上一层绝缘纸层，继续从左至右绕满一层，依次类推，进行一次线圈的缠绕。

2.根据权利要求1所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：所述一次绕组包括至少三层铜导线绕制而成的铜层，相邻的铜层之间设有一电容器纸构成的绝缘纸层，所述绝缘纸层的宽度方向的两侧均开设有通孔。

3.根据权利要求1所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：所述接地端与二次绕组的接线端子设置在所述绝缘外壳的底部的左侧；

所述绝缘外壳的前后两侧均连接有一断面呈三角形的条状凸起，所述条状凸起是环氧树脂制成的条状凸起，所述条状凸起的长度方向为左右。

4.根据权利要求3所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：所述绝缘外壳的下方固定有一金属板，所述绝缘外壳的横截面自靠近金属板处至靠近所述条状凸起处逐渐递减。

5.根据权利要求1所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：所述绝缘外壳包括以下重量百分比的原料，20%~25%环氧树脂、10%~15%固化剂、5%~10%增韧剂、55%~60%份硅微粉、0.2%~0.4%染色剂、0.3%~0.6%促进剂。

6.根据权利要求5所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：所述树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量比分别为50：29：16：130。

7.根据权利要求5所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：染色剂的重量为所述树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量和的3‰。

8.根据权利要求5所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：促进剂的重量为所述树脂、固化剂、增韧剂以及硅微粉四者的重量和的5‰。

9.根据权利要求5所述的全封闭环氧树脂绝缘电压互感器，其特征在于：所述绝缘外壳还包括1%~5%气凝胶、4%~8%水合物，2%~15%二氧化碳微囊。

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