CN109100643B - 一种智能电测量组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种智能电测量组件包括多个测量传感器以及引出线骨架，所述测量传感器包括电磁式电流互感器以及一对电子式电压传感器，所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器间隔地附接于所述引出线骨架，所述引出线骨架包括传感器支架以及支撑架，所述传感器支架一体连接或固接于所述支撑架，所述传感器支架的前端固接于各个所述电子式电压传感器，得以使两个所述电子式电压传感器间隔地定位于同一平面。从而得以简化装配环节，提高连接可靠性和测量稳定性，减小真空断路器的体积，使得产品组装方便，避免一个个单独组装的传感器在加压环氧树脂注入时发生位移。

Description

一种智能电测量组件

技术领域

本发明涉及高压电气设备技术领域，具体地说，是一种适用于真空断路器的智能电测量组件。

背景技术

智能电网建设对我国能源战略有着重要作用，从经济上来考虑，通过对常规变电站进行智能化改造能够为企业创造更佳的经济效益，在变电站的智能化改造过程中，关键是对传感器、变压器以及断路器进行智能化改造。断路器的智能化改造主要是指加装智能组件，对设备的运行状态进行监控，目前常用的智能真空断路器一般采用一、二次分离技术，电磁式电流互感器和电压互感器都采用外接式结构，外接于断路器的高压出线端，对检测到的数据进行计算、分析，并将结果合成智能化信息，再通过过程层的交换网络将信息发送给站控层的监控主机，利用应用服务器处理信息，得到趋势预测和故障诊断的结论。

而外接结构的智能组件体积较大，由于没有安装在断路器的内部而导致距离较大，测量保护精度差，装配、安装工作量大，难以适应智能化电网发展。另一方面，电磁式电流互感器和电压互感器目前采用嵌入式安装法单独地安装于环氧树脂壳体内，一个个传感器嵌入组装，其安装位置可能会导致固封极柱的整体体积增大，还容易在注入环氧树脂时发生位移，而且由于热胀冷缩，容易产生间隙，形成爬电界面而导致漏电情况的发生。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种智能电测量组件，其克服现有技术的不足，得以简化装配环节，提高连接可靠性和测量稳定性，减小真空断路器的体积，使得产品组装方便，避免一个个单独组装的传感器在加压环氧树脂注入时发生位移。

本发明的另一目的在于提供一种智能电测量组件，其通过引出线骨架增强电磁式电流互感器和电子式电压传感器的固定和连接，提高承载力和稳定性，合理利用固封极柱的空间结构，内置的测量传感器有助于提高测量精度。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种智能电测量组件包括多个测量传感器以及引出线骨架，所述测量传感器包括电磁式电流互感器以及一对电子式电压传感器，所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器间隔地附接于所述引出线骨架，所述引出线骨架包括传感器支架以及支撑架，所述传感器支架一体连接或固接于所述支撑架，所述传感器支架的前端固接于各个所述电子式电压传感器，得以使两个所述电子式电压传感器间隔地定位于同一平面。

根据本发明的一实施例，所述支撑架设有纵向支架以及横向支架，所述电磁式电流互感器纵向相切地附接于所述横向支架，使得所述横向支架紧贴于所述电磁式电流互感器，所述纵向支架弯折地一体连接于所述横向支架，所述传感器支架固接于所述纵向支架，得以保持所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器之间的间隔位置。

根据本发明的一实施例，所述横向支架设有紧固区，所述紧固区与所述电磁式电流互感器重叠，其中，所述横向支架呈U型结构。

根据本发明的一实施例，所述电测量组件进一步包括保持件，所述保持件通过缠绕的方式搭接所述电磁式电流互感器和所述横向支架，得以保持所述电磁式电流互感器和所述引出线骨架的相切位置，使得所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器处于平行对齐。

根据本发明的一实施例，所述电测量组件进一步包括多个固线件，所述固线件间隔地连接所述测量传感器的接线和所述引出线骨架，使得所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器的接线沿着所述引出线骨架导出。

根据本发明的一实施例，两个所述电子式电压传感器均为圆柱体结构，所述电磁式电流互感器为环形线圈结构。

根据本发明的一实施例，所述电磁式电流互感器设有一对互感器接线，各个所述电子式电压传感器设有一传感器上接线以及一对传感器下接线，所述传感器上接线电连接于高压进线端，所述纵向支架设有第一引出支架、第二引出支架以及骨架嵌件，所述第一引出支架和所述第二引出支架的外端固接于所述骨架嵌件的两侧，所述电磁式电流互感器的互感器接线通过所述固线件附接于所述第一引出支架，各个所述电子式电压传感器的传感器下接线通过所述固线件附接于所述第二引出支架。

根据本发明的一实施例，所述电测量组件进一步包括一对连接件，所述连接件分别固接于各个所述电子式电压传感器的一侧，所述传感器支架设有一对第一支段、一对第二支段以及一对第三支段，各个所述第二支段一体连接所述第一支段和第三支段，所述第一支段的一端焊接于所述连接件，所述第一支段的另一端弧形连接于所述第二支段，所述第三支段弧形反向连接所述第二支段和所述支撑架。

根据本发明的一实施例，所述电子式电压传感器选自相电压传感器、零序电流传感器的一种或两种。

根据本发明的一实施例，所述引出线骨架弯折地穿过真空断路器的侧壳体和主壳体，所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器平行地定位于真空断路器的侧壳体中。

附图说明

图1是根据本发明的一优选实施例的新型智能真空断路器的正视图。

图2是根据本发明的上述优选实施例的真空断路器的侧视图。

图3是根据本发明的上述优选实施例的真空断路器的剖视图。

图4A是根据本发明的沿图2的A-A线的剖视图。

图4B是根据本发明的沿图3的B-B线的剖视图。

图5是根据本发明的上述优选实施例的电测量组件的立体结构图。

图6是根据本发明的上述优选实施例的引出线骨架的示意图。

图7是根据本发明的上述优选实施例的电测量组件的示意图。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

实施例1

如图1至图7所示的是一种新型智能真空断路器1，所述新型智能真空断路器1包括控制箱体10以及多个固封极柱20，所述固封极柱20电连接于所述控制箱体10，各个所述固封极柱20包括壳体21、真空灭弧室22、高压进线端211、高压出线端212以及电测量组件30，所述壳体21设有主壳体214以及从所述主壳体214径向突出的侧壳体215，所述真空灭弧室22安装于所述主壳体214内，所述高压进线端211设置于所述主壳体214的上端，所述高压出线端212设置于所述侧壳体215的外端，所述电测量组件30内置于所述侧壳体215中，所述电测量组件30包括多个测量传感器100以及引出线骨架40，所述测量传感器100间隔地附接于所述引出线骨架40，使得各个所述测量传感器100定位于所述侧壳体215内，所述引出线骨架40弯折地穿过所述侧壳体215和所述主壳体214，得以引导各个所述测量传感器100的接线从所述侧壳体215向所述主壳体214下方的接口213延伸，从而通过将一二次原件功能融合，得以将测量传感器100安装于真空断路器1内，不仅结构紧凑，而且大大提高电流和电压的测量精度。

其中，所述测量传感器100包括电磁式电流互感器31以及一对电子式电压传感器32，所述电磁式电流互感器31和所述电子式电压传感器32间隔地附接于所述引出线骨架40，使得所述电磁式电流互感器31和所述电子式电压传感器32固定于所述侧壳体215中。

所述控制箱体10设有控制模块，所述控制模块分别电连接于各个所述固封极柱20，得以控制所述固封极柱20的运行。

所述控制箱体10进一步包括接地螺栓121、航空插座122、分台指示123、储能指示124、合分手柄126以及吊钩127，所述吊钩127对称地从所述控制箱体10的上侧向外环形延伸，所述接地螺栓121、航空插座122、分台指示123、储能指示124以及合分手柄126安装于所述控制箱体10的外表面。

所述固封极柱20进一步包括导电杆24以及导向套25，所述导向套25固接于所述真空灭弧室22的静端轴，得以保持所述真空灭弧室22在所述固封极柱20的中心位置，使得所述真空灭弧室22的中心轴线与所述固封极柱20底平面垂直，所述导电杆24电连接于所述真空灭弧室22的出线端，所述导电杆24位于所述侧壳体215的中心轴处。

其中，所述电磁式电流互感器31设有一对互感器接线311和内孔312，所述电磁式电流互感器31通过所述内孔312套置于所述侧壳体215内，所述互感器接线311沿着所述引出骨架从所述侧壳体215向所述主壳体214延伸。

其中，所述电子式电压传感器32包括相电压传感器33以及零序电流传感器34，所述相电压传感器33和所述零序电流传感器34之间设有间距320，所述间距320适配于所述电磁式电流互感器31的内孔312，各个所述电子式电压传感器32设有一传感器上接线321以及一对传感器下接线322，所述传感器上接线321电连接于所述高压进线端211，所述传感器下接线322电连接于所述主壳体214下方的控制箱体10接口213，通过各个所述电子式电压传感器32得以将高压电转化为低压信号，便于进行检测电压和电流。从而所述相电压传感器33、零序电流互感器、电磁式电流互感器31均有接线引出固封极柱20，得以连接于所述控制箱体10相对应的接口213，可确保检测数据的正确传输。

其中，所述相电压传感器33以用于测量判断电压相位。所述零序电流传感器34以用于判断零时电流大小。从而通过检测到的零序电流和三相电压经智能控制器可判断零序故障的方向。

其中，所述相电压传感器33和所述零序电流传感器34为圆柱体结构，所述电磁式电流互感器31为环形线圈结构。从而有效缩小所述固封极柱20的体积的同时提高检测精度，所述相电压传感器33和所述零序电流传感器34被制成φ30x50左右的圆柱体。

所述电测量组件30进一步包括一对连接件35，所述连接件35分别固接于各个所述电子式电压传感器32的一侧，所述引出线骨架40固接于所述连接件35，从而各个所述电子式电压传感器32通过所述连接件35附接于所述引出线骨架40，避免所述引出线骨架40与所述电子式电压传感器32表面的直接接触。

所述引出线骨架40包括传感器支架41以及支撑架42，所述传感器支架41一体连接或固接于所述支撑架42，所述传感器支架41的前端固接于各个所述电子式电压传感器32的连接件35，得以使所述相电压传感器33和零序电流传感器34间隔地定位于同一平面。

所述传感器支架41设有一对第一支段411、一对第二支段412以及一对第三支段413，各个所述第二支段412一体连接所述第一支段411和第三支段413，所述第一支段411的一端焊接于所述电子式电压传感器32的连接件35，所述第一支段411的另一端弧形连接于所述第二支段412，所述第三支段413弧形反向连接所述第二支段412和所述支撑架42。

其中，所述第三支段413位于所述支撑架42的上方，也可以根据需要位于所述支撑架42的侧方或下方。

所述支撑架42从所述电磁式电流互感器31向所述主壳体214下方的接口213延伸，所述支撑架42设有纵向支架422以及横向支架421，所述电磁式电流互感器31纵向相切地附接于所述横向支架421，使得所述横向支架421紧贴于所述电磁式电流互感器31，所述纵向支架422弯折地一体连接于所述横向支架421，所述传感器支架41固接于所述纵向支架422，得以保持所述电磁式电流互感器31和所述电子式电压传感器32之间的间隔位置。

其中，所述电测量组件30进一步包括保持件36，所述保持件36通过缠绕的方式搭接所述电磁式电流互感器31和所述横向支架421，得以保持所述电磁式电流互感器31和所述引出线骨架40的相切位置，使得所述电磁式电流互感器31和所述电子式电压传感器32处于平行对齐。

其中，所述横向支架421包括一对横向段423以及一紧固段424，所述紧固段424弯曲地一体连接所述横向段423，所述横向段423的另一侧一体连接于所述纵向支架422，所述保持件36缠绕所述紧固段424和所述电磁式电流互感器31，所述保持件36缠绕的面积接近于所述电磁式电流互感器31表面的一半，从而通过引出线骨架40增强电磁式电流互感器31和电子式电压传感器32的固定和连接，提高承载力和稳定性，合理利用固封极柱20的空间结构。

换句话说，所述横向支架421设有紧固区420，所述紧固区420与所述电磁式电流互感器31重叠，通过所述保持件36搭接所述横向支架421的紧固区420和所述电磁式电流互感器31，所述紧固区420形成于所述横向段423和所述紧固段424之间，所述紧固段424可以呈不同的形状，如直线形、弯曲弧形、W形。优选地，所述横向支架421呈U型结构，通过所述引出线骨架40得以将横向位置上的电磁式电流互感器31和电子式电压传感器32连为整体，U型结构的横向支架421有助于防止所述引出线骨架40在使用过程中出现歪斜现象，通过所述保持件36的缠绕方式来绑扎所述横向支架421和所述电磁式电流互感器31，使得所述横向支架421所承受的载荷均匀分布在U型的紧固区420周边，如果绑扎不稳或者侧重不同，将会导致载荷的分布不够均匀，容易导致结构遭受破坏，稳定性低。

所述引出线骨架40的支撑架42呈L型结构，通过所述传感器支架41固定两个所述电子式电压传感器32的位置，所述支撑架42固定所述电磁式电流互感器31和所述传感器支架41，使得各个所述电子式电压传感器32和所述电磁式电流互感器31稳定得安装于所述侧壳体215内，有效保障所述引出线骨架40的稳定性，以提高整体承载力，从而简化装配环节，提高连接可靠性和测量稳定性，减小真空断路器1的体积，使得产品组装方便，避免单个组装的传感器在加压环氧树脂注入时发生位移。

其中，所述保持件36可以为布条、无纺布带、绝缘胶带、绳带这类轻薄、具有韧性的绝缘件，得以将所述电磁式电流互感器31和所述横向支架421固定。

其中，所述传感器支架41的第一支段411之间的距离适配于两个所述电子式电压传感器32之间的间距320，通过所述引出线骨架40有助于将所述相电压传感器33和所述零序电流传感器34安装于所述侧壳体215中，有效利用所述侧壳体215的空间，使得所述固封极柱20的结构紧凑，而不是将所述电子式电压传感器32安装于所述主壳体214内，导致主壳体214的体积增大，影响安装，对壳体21原材料也造成了不必要的浪费，导致断路器过重。

其中，所述纵向支架422设有第一引出支架426、第二引出支架427以及骨架嵌件425，所述传感器支架41的第三支段413对称地固接于所述第一引出支架426和所述第二引出支架427，所述第一引出支架426和所述第二引出支架427的外端固接于所述骨架嵌件425的两侧，所述骨架嵌件425连接于所述控制箱体10对应的接口213。

其中，所述电测量组件30进一步包括多个固线件37，所述固线件37间隔地连接所述测量传感器100的接线和所述引出线骨架40，使得所述电磁式电流互感器31和所述电子式电压传感器32的接线附接于所述引出线骨架40，有效避免所述测量传感器100过于杂乱而连接困难，甚至与所述控制箱体10相对应的接口213连接错误，也有助于避免这些接线影响所述壳体21的热固封定型。

其中，所述固线件37可以为扎线带、线绳、绳圈，使得所述测量传感器100的接线沿着所述引出线骨架40延伸向所述控制箱体10相对应的接口213。

其中，所述电磁式电流互感器31的互感器接线311通过所述固线件37附接于所述第一引出支架426，各个所述电子式电压传感器32的传感器下接线322通过所述固线件37附接于所述第二引出支架427，从而便于快速地将各个所述测量传感器100的接线连接于各个所述控制箱体10对应的接口213。

所述引出线骨架40由铁丝或不锈钢这类金属制成，所述引出线骨架40的外表面涂覆有绝缘橡胶。

其中，本发明中的附接是指所述电磁式电流互感器31、所述相电压传感器33、所述零序电流传感器34通过所述引出线骨架40固定集合成一体结构。

其中，所述电子式电压传感器32之间的间距320适于所述相电压传感器33和所述零序电流传感器34对称设置于所述导电杆24与所述真空灭弧室22之间的过渡处，所述电子式电压传感器32对齐所述电磁式电流互感器31，使得所述相电压传感器33、零序电流传感器34以及电磁式电流互感器31通过特制的所述引出线骨架40结构固定，保证所述相电压传感器33和零序电流传感器34对称固定在侧壳体215内，环柱形的所述电磁式电流互感器31与所述固封极柱20的导电杆24同轴对齐，提高组装时的相对位置准确，保证各个所述测量传感器100在加压环氧树脂注入时不发生位移，一旦所述测量传感器100在所述侧壳体215的位置有偏差，与所述真空灭弧室22的同轴度会产生偏差，其测定的数据将会不准确，如果通过单个组装，不仅会增加所述固封极柱20内的相应固定部件，增加加工时间，也容易造成位置偏差，导致产品的不合格率增多，而通过集合成一体的所述电测量组件30得以一次性组装到正确位置，只要将所述引出线骨架40的骨架嵌件425与底部相对应的接口213固定。

其中，所述主壳体214的真空灭弧室22和所述侧壳体215的测量传感器100的周边均有10mm以上到的环氧树脂绝缘材料包覆，也就是说，通过所述引出线骨架40的固定，不仅提高装配效率，使得所述电磁式大电流互感器、相电压传感器33、零序电流传感器34与所述真空灭弧室22的周边均有10mm以上的环氧树脂层，不需要挨个调整位置或是测量传感器100的位置，以防偏差，只要将所述引出线骨架40一次固定，就能将3个所述测量传感器100的位置符合周边环氧树脂的标准要求。

所述新型智能真空断路器1通过热固封技术一体成型，所述固封极柱20内的测量传感器100外层包覆硅胶橡胶层，制备时将控制箱体10、真空灭弧室22、电测量组件30以及其他导电组件安装于一模具中，再注入环氧树脂，抽真空，加压加热，固化封装成所述新型智能真空断路器1。

所述测量传感器100外表面的硅橡胶缓冲层弹性优，用于缓冲两种不同热膨胀材料之间相互的挤压力，确保环氧树脂层在高低温度变化下不会开裂，防止固体绝缘介质层被击穿，杜绝电老化发生。

所述硅橡胶层的厚度为2～3mm，由于硅橡胶缓冲层的收缩率比环氧树脂大，若缓冲层厚度＞5mm，在成型温度110～120℃时，硅橡胶占有一定的体积，当冷却至室温，尤其是低温试验后，硅橡胶与环氧树脂之间有间隙，使用时有击穿隐患。当缓冲层厚度＜3mm，在低到-40℃时未出现间隙现象。

所述新型智能断路器进一步包括温度传感器，所述温度传感器为无源无线温度传感器，所述温度传感器安装于所述侧壳体215内，所述新型智能断路器配合智能控制器实现电网性能的在线监测、分析、上传、统计。所述新型智能断路器采用三个固封极柱20共底座结构，所述新型智能真空断路器1本体与智能控制箱采用航空插座122连接，增加监测功能和监测的可靠性，增加对温度的自动检测、自动报警功能，并使其具有显示功率、电能、三相电压及电流、功率因素、相位、故障记录、谐波分析、温度曲线的功能。

从而所述固封极柱20采用热固封工艺将所述电磁式电流互感器31、相电压传感器33、零序电流传感器34、温度传感器固封为一个整体，大大缩小了断路器本体的体积，提高了检测精度。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，所述电子式电压传感器32为两个相电压传感器33，各个所述相电压传感器33设有一传感器上接线321以及一对传感器下接线322，其中一个所述相电压传感器33的传感器上接线321电连接于所述真空灭弧室22的静端，另一个所述相电压传感器33的传感器上接线321与导电杆24相连，所述传感器下接线322电连接于所述主壳体214下方的控制箱体10接口213。从而无论所述真空灭弧室22是否有电，所述电压传感器都有电连接，当所述真空断路器1用作联络开关时，2个所述电子式电压传感器32替代原来外置的2个电压互感器。这样大大减少了联络开关装置的体积和安装工作量，提高可靠性，避免外置的电压互感器在运行中故障较多的情况发生。

以上显示和描述了本发明的基本原理、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的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种智能电测量组件，其特征在于，包括：

多个测量传感器，所述测量传感器包括电磁式电流互感器以及一对电子式电压传感器；

一引出线骨架，所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器间隔地附接于所述引出线骨架，所述引出线骨架包括传感器支架以及支撑架，所述传感器支架一体连接或固接于所述支撑架，所述传感器支架的前端固接于各个所述电子式电压传感器，得以使两个所述电子式电压传感器间隔地定位于同一平面，其中，所述支撑架设有纵向支架以及横向支架，所述电磁式电流互感器纵向相切地附接于所述横向支架，使得所述横向支架紧贴于所述电磁式电流互感器，所述纵向支架弯折地一体连接于所述横向支架，所述传感器支架固接于所述纵向支架，得以保持所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器之间的间隔位置， 所述横向支架包括一对横向段以及一紧固段，所述紧固段弯曲地一体连接所述横向段，所述横向段的另一侧一体连接于所述纵向支架；以及

一保持件，所述保持件搭接所述紧固段和所述电磁式电流互感器。

2.根据权利要求1所述的智能电测量组件，其特征在于，所述横向支架设有紧固区，所述紧固区与所述电磁式电流互感器重叠，其中，所述横向支架呈U型结构。

3.根据权利要求2所述的智能电测量组件，其特征在于，所述保持件通过缠绕的方式搭接所述电磁式电流互感器和所述横向支架，得以保持所述电磁式电流互感器和所述引出线骨架的相切位置，使得所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器处于平行对齐。

4.根据权利要求3所述的智能电测量组件，其特征在于，所述电测量组件进一步包括多个固线件，所述固线件间隔地连接所述测量传感器的接线和所述引出线骨架，使得所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器的接线沿着所述引出线骨架导出。

5.根据权利要求4所述的智能电测量组件，其特征在于，所述电磁式电流互感器设有一对互感器接线，各个所述电子式电压传感器设有一传感器上接线以及一对传感器下接线，所述传感器上接线电连接于高压进线端，所述纵向支架设有第一引出支架、第二引出支架以及骨架嵌件，所述第一引出支架和所述第二引出支架的外端固接于所述骨架嵌件的两侧，所述电磁式电流互感器的互感器接线通过所述固线件附接于所述第一引出支架，各个所述电子式电压传感器的传感器下接线通过所述固线件附接于所述第二引出支架。

6.根据权利要1～5中任一所述的智能电测量组件，其特征在于，两个所述电子式电压传感器均为圆柱体结构，所述电磁式电流互感器为环形线圈结构。

7.根据权利要求6所述的智能电测量组件，其特征在于，所述电测量组件进一步包括一对连接件，所述连接件分别固接于各个所述电子式电压传感器的一侧，所述传感器支架设有一对第一支段、一对第二支段以及一对第三支段，各个所述第二支段一体连接所述第一支段和第三支段，所述第一支段的一端焊接于所述连接件，所述第一支段的另一端弧形连接于所述第二支段，所述第三支段弧形反向连接所述第二支段和所述支撑架。

8.根据权利要求7所述的智能电测量组件，其特征在于，所述电子式电压传感器选自相电压传感器、零序电流传感器的一种或两种。

9.根据权利要求8所述的智能电测量组件，其特征在于，所述引出线骨架弯折地穿过真空断路器的侧壳体和主壳体，所述电磁式电流互感器和所述电子式电压传感器平行地定位于真空断路器的侧壳体中。

10.根据权利要求9所述的智能电测量组件，其特征在于，所述引出线骨架的支撑架呈L型结构。

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