CN110024063A - 在电缆套管上安装在一起的相电流和零序电流感测模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电流感测模块化系统，其允许感测相电流和/或接地故障或零序电流，为此，至少具有包括嵌入其中的至少一个相电流传感器(5)的第一模块(7)和包括嵌入其中的零序电流传感器(6)的第二模块(8)。根据本发明，第一模块(7)独立于第二模块(8)，两个模块(7，8)直接安装在连接元件中，即安装在至少一个电网电缆(3)的至少一个套管(2)和至少一个连接器(4)之间的连接点中。

Description

在电缆套管上安装在一起的相电流和零序电流感测模块
发明目的
本发明涉及一种在高压电气开关装置中应用的相电流和/或零序电流感测系统，其特征在于，感测系统包括安装在至少一个套管和至少一个连接器之间的连接点中的彼此独立的模块。
发明背景
高压电气开关装置可以在其中包含被称为开关装置的电气设备，这些设备设置有不同的隔室，诸如例如汇流条隔室、开关隔室、电缆隔室等。电网电缆进入电缆隔室，并且它们在同一隔室中连接到电气设备或开关装置，建立隔离且屏蔽的连接，特别是在开关装置的至少一个套管和电网电缆的至少一个连接器之间建立连接。同样，电流和/或电压传感器通常安装在电缆隔室中，提供与高压部分的电流和电压值的幅度成比例的低信号电流和电压值。这些电流和电压值在用于保护、测量和/或控制的电子数据采集系统中进行处理和加工。
通常，电缆隔室中的电流感测借助于感应环形传感器来执行。由此可以感测相电流和接地故障或零序电流。相电流传感器直接集成在连接元件中，即传感器被安装成覆盖在开关装置的套管和电网电缆的连接器之间的连接点中的每一相。
在这点上，可以提及几个专利文件，诸如CN203895829U、WO2004040728A1和ES436863A1，例如，它们定义了具有在连接元件上安装的相电流传感器的解决方案。
接地故障或零序电流从也被安装在电缆隔室中的传感器获得，该传感器精确地安装在电网电缆上，借助于传感器覆盖所有相(如对应于现有技术的图1中的示例所示)。这涉及零序电流传感器必须安装且现场测试以避免任何安装错误的缺点。
此外，如果必须更换零序电流传感器，连接器必须首先从电缆上卸下，然后一旦更换了所述电流传感器，则稍后再次被安装。这涉及花费大量时间直到恢复对消费者的供电、更差的供电质量、对供电公司的成本，对客户的麻烦等。
有时，不可能将零序电流传感器安装在与相电流传感器相同的位置，因为这些传感器需要一定的空间，这就没有剩余空间来安装零序电流传感器。在这点上，可以提及专利文件DE102015104204A1，并且在所述文件中可以看出，三个相电流传感器没有安装在同一平面上，至少一个传感器在另外两个传感器的组装平面的前面，因此三个相电流传感器组件所占据的空间足够大，没有为组装零序电流传感器留下任何空间，该零序电流传感器必须安装在电网电缆本身上，如现有技术的图1所示。
有一些解决方案可以将零序电流传感器与相电流传感器安装在一起。在这个意义上，可以提及专利文件KR101269617B1中定义的解决方案，并且在所述文件中，套管以交错的方式布置，从而能够将三个相电流传感器安装在相同的组装平面上，因此留下足够的空间来在相同的位置上安装零序电流传感器。
在专利文件WO2015064118A1中定义了现有技术的另一示例，该专利文件描述了其中可以结合相电流传感器和零序电流传感器的支架或模块，传感器和模块本身集成在绝缘材料中作为单个部件，因此能够将模块安装在开关装置的套管和电网电缆的连接器之间的连接点中。这个后一个示例的缺点是相电流传感器和零序电流传感器都集成在同一个模块中，这涉及到由于两个传感器中的一个传感器的质量不佳而必须更换整个模块，以及不可能在不同时间安装不同的传感器。
电网电缆的连接器可以是拧入式或插入式连接器。在插入式连接器的情况下，它们需要固定元件，该固定元件包括至少一个发夹紧固件，该发夹紧固件联接在支撑件中，该支撑件同时附接到开关装置的壁上。所述发夹紧固件必须穿过相电流传感器的内部，这要求环形相电流传感器具有更大的内径，因此必须有更多的空间用于安装相电流传感器，这甚至使得在同一位置中安装零序电流传感器更加复杂。
此外，很小的空间带来了电流传感器不太精确的缺点，即，变压比、测量范围、精密功率和饱和电流受到可用于安装电流传感器的空间的限制，因此在当今可用的设计中，电流传感器的性能受到限制。
发明描述
电流感测模块化系统被提供用于以隔离且屏蔽的方式安装在电网电缆与开关装置的连接中，特别是安装在至少一个电网电缆的至少一个套管和至少一个连接器之间的连接点中，这解决了以上提到的缺点。
本发明的模块化系统提供相电流和/或接地故障或零序电流值。为此，系统包括至少第一模块，该第一模块包含嵌入绝缘材料中的用于感测相电流的至少一个电流传感器，该电流传感器可以包括至少一个横向感测的相电流信号输出，所述第一模块能够是单相或三相的，即，对于每相可以有一个模块，或者对于三个相可以有单个模块，在这种最终情况下，该模块具有三个电流传感器，并且这些相彼此分离。
该模块化系统还可以提供接地故障或零序电流值，为此包括至少一个独立于第一模块的第二模块，该第二模块包括嵌入绝缘材料中并且覆盖所有相用于感测零序电流的至少一个零序电流传感器。假设在第一和第二模块都被包括在内的情况下两个模块彼此独立，则这种模块间的独立性意味着，如果需要更换、添加或移除其中任何一个模块，则没有必要更换整个模块化系统。
第一模块和/或第二模块直接安装在连接元件中，即，安装在至少一个电网电缆的至少一个套管和至少一个连接器之间的连接点中。为了安装模块，本发明的系统包括在所述连接点中的支架，该支架可以连接到套管的接地电位或者与所述接地电位隔离。本发明的模块化系统是工厂安装、设置和检查的，使得消除了现场组装和连接任务，这消除了安装误差并减少了对于安装的劳动时间和成本。
第一模块可以是单相的，使得对于每相有一个模块用于感测相电流。系统还可以包括用于感测零序电流的第二模块，借助于该第二模块覆盖所有相。在这种情况下，第二模块包括倾斜的环形形状并且围绕至少一个连接器布置，从而允许其安装在第一模块旁边。在这种情况下可以使用的电网电缆连接器是拧入式连接器。
第一模块可以是三相的，使得可以存在包括平行四边形形状(诸如矩形)的单个模块，例如，其中每一相与另一相分离。该第一三相模块可以包括嵌入其中的三个相电流传感器，该三个相电流传感器可以包括由金属板制成的以C形布置的独立铁芯或叠片铁芯，在该后一种情况下，三个铁芯彼此组装在一起。所有相电流传感器都被集成在第一模块内，因此它们全部都安装在同一平面上，没有传感器布置在其他模块的前面或后面，从而最小化其安装所需的空间，并且因此能够将第一模块安装在第二模块旁边，第二模块包括嵌入其中的零序电流传感器，该零序电流传感器覆盖所有相。
在相电流传感器包括由金属板制成的叠片铁芯的特定情况下，可以基于金属板的数量和传感器的高度(金属板的长度)来设置变压比和精度等级，因此铁芯的绕组可以更多或更少。类似地，借助于将金属板布置成C形，铁芯绕组任务变得更容易，使得每个传感器可以首先单独缠绕，然后传感器可以组装到彼此。
总之，相对于传统设计，本发明的模块化系统允许大大提高变压比、测量范围、精密功率和饱和电流，在开关装置或电气设备中占据相同的有用空间。
在第一模块是三相的实施例中，模块化系统可以与拧入式和插入式电缆连接器一起使用，因为在插入式连接器的情况下第一模块的平行四边形形状允许固定元件的通过。
最后，已经设想，包括集成在其中的电流传感器的第一和第二模块可以包括外壳，该外壳包括嵌入其中的在绝缘材料(诸如例如环氧树脂)中的电流传感器。
附图说明
图1示出了根据现有技术的零序电流传感器的安装的透视图。
图2示出了根据第一实施例的本发明的模块化系统对象的透视图，其中电网电缆连接器是拧入式连接器。
图3示出了根据第二实施例的本发明的模块化系统对象的透视图，其中电网电缆连接器是拧入式连接器。
图4示出了不包括第二模块的图3的模块化系统的透视图，其中电网电缆连接器是插入式连接器。
图5示出了根据图3和图4的第二实施例的第一模块及其相应的相电流传感器的透视图。
图6示出了第二模块的透视图，其中可以看到根据图3和图4的第二实施例的零序电流传感器。
图7示出了根据第三实施例的本发明的模块化系统对象的透视图，其中电网电缆连接器是拧入式连接器。
图8示出了不包括第二模块的图7的模块化系统的透视图，其中电网电缆连接器是插入式连接器。
图9示出了根据图7和图8的第三实施例的相电流传感器的透视图。
图10示出了根据图2的第一实施例的模块化系统的示意性侧视图，其中可以看到第二模块的特定倾斜。
本发明的优选实施例
下面参照上述附图描述几个优选实施例，但这并不限制或减少本发明的保护范围。
图2-4和图7-8示出了本发明的电流感测模块化系统对象的不同实施例。
图2示出了第一实施例，其中模块化系统包括嵌入至少第一模块(7)中的用于感测相电流的至少一个相电流传感器(5)和嵌入第二模块(8)中的用于感测零序电流的零序电流传感器(6)。
根据该第一实施例，第一模块(7)是单相的并且包括嵌入其中的相电流传感器(5)，因此对于每相(10)安装至少一个模块(7)。该第一模块(7)可以包括用于提取感测的相电流信号的横向输出(9)。第二模块(8)安装在该第一模块(7)旁边，独立于所述第一模块(7)，包括嵌入其中并覆盖所有相(10)用于感测零序电流的零序电流传感器(6)。
因此，设想所述第二模块(8)具有倾斜的环形形状，并且围绕至少一个连接器(4)布置，使得两个模块(7，8)可以直接安装在电网电缆(3)的隔室(1)的至少一个套管(2)和至少一个电缆(3)的至少一个连接器(4)之间的连接点中。第二模块(8)的这种倾斜(在图10中更清楚地示出，其中上部在最外面的位置中，或者如果优选的话在下部的前面，相对于假想的垂直轴形成角度(α))不是不重要或随机的特征，而是追求十分确定的特定目标，允许两个模块(7，8)之间的最佳联接和安装。更具体地，从图2中可以看出，相对于另外两个第一模块(7)位于中心位置的第一模块(7)的放置需要装配和倾斜第二模块(8)。
另一方面，如图2所示，第一模块(7)和第二模块(8)安装在支架(11)上，该支架布置在套管(2)和拧入式连接器(4)之间的连接点中。
根据图3和图4所描绘的第二可能实施例，第一模块(7)是三相的，并且具有嵌入在同一个部件或块中的三个相电流传感器(5)用于感测每相(10)的电流。第一模块(7)可以具有平行四边形形状；具体地，在图3和图4的示例中，第一模块(7)被示出为具有矩形形状。
因此，与上述第一实施例不同，三个相电流传感器(5)嵌入第一模块(7)内部，且因此所有传感器安装在同一平面上。如图5所示，这些相电流传感器(5)包括由金属板制成的以C形布置的叠片铁芯(12)，因此每个相电流传感器(5)可以分开缠绕，然后它们可以组装到彼此。在第一模块(7)旁边安装有第二模块(8)，如图3和图6所示，其包括嵌入其中的零序电流传感器(6)，该零序电流传感器覆盖所有相(10)用于感测零序电流。两个模块(7，8)都安装在支架(11)上，支架(11)布置在套管(2)和连接器(4)之间的连接点上，在图3的情况下，连接器是拧入式连接器(4)，且在图4的情况下，连接器是插入式连接器(4)。这里应该指出，为了更好地描绘第一模块(7)的特殊矩形配置，在图4中没有描绘第二模块(8)。
根据图7和图8所示出的第三可能实施例，第一模块(7)是三相的，并且具有嵌入在同一个部件或块中的三个相电流传感器(5)用于感测每相(10)的电流。第一模块(7)可以具有平行四边形形状；具体地，在图7和图8的示例中，第一模块(7)被示出为具有矩形形状。三个相电流传感器(5)嵌入第一模块(7)中，且因此所有传感器安装在同一平面上。如图9所示，所述相电流传感器(5)包括独立的铁芯(12)。在第一模块(7)旁边安装有第二模块(8)，其包括嵌入其中用于感测零序电流的零序电流传感器(6)，该零序电流传感器覆盖所有相(10)。两个模块(7，8)都安装在支架(11)上，支架(11)布置在套管(2)和连接器(4)之间的连接点上，在图7的情况下，连接器是拧入式连接器(4)，且在图8情况下，连接器是插入式连接器(4)。类似地，应该指出，为了更好地示出第一模块(7)的特殊配置，在图8中没有描绘第二模块(8)。
在所有可能的实施例中，安装有第一模块(7)和第二模块(8)的支架(11)布置在套管(2)和电网电缆连接器(4)之间的连接点中。该支架(11)可以连接到套管(2)的接地电位本身，或者它可以与所述接地电位隔离。
最后，在本发明的所有可能的实施例中，模块(7，8)是外壳，包括嵌入其中的在绝缘材料(诸如环氧树脂)中的至少一个电流传感器(5，6)。

Claims (15)

1.一种在高压电气开关装置中应用的相电流和/或零序电流感测模块化系统，包括至少一个电缆隔室(1)，所述电缆隔室设置有至少一个套管(2)，其中至少一个电缆(3)能够借助于至少一个连接器(4)连接，其特征在于，所述模块化系统包括用于感测相电流的至少一个相电流传感器(5)，所述相电流传感器(5)嵌入在至少第一模块(7)中；和/或用于感测零序电流的至少一个零序电流传感器(6)，所述零序电流传感器(6)嵌入在至少第二模块(8)中；使得如果第一模块(7)和第二模块(8)两者都被包括，则所述第一模块(7)独立于所述第二模块(8)；并且其中所述第一模块(7)和所述第二模块(8)直接安装在所述套管(2)和所述连接器(4)之间的连接点中。
2.根据权利要求1所述的模块化系统，其特征在于，所述第一模块(7)和/或所述第二模块(8)安装在支架(11)上，所述支架布置在所述套管(2)和所述连接器(4)之间的连接点中。
3.根据权利要求2所述的模块化系统，其特征在于，所述第一模块(7)是单相的，针对每一相(10)安装至少第一模块(7)。
4.根据权利要求2所述的模块化系统，其特征在于，所述第一模块(7)是三相的。
5.根据权利要求3所述的模块化系统，其特征在于，所述第一模块(7)具有横向感测的相电流信号输出(9)。
6.根据权利要求3或4中任一项所述的模块化系统，其特征在于，所述第二模块(8)的所述零序电流传感器(6)覆盖所有相(10)。
7.根据权利要求5所述的模块化系统，其特征在于，所述第二模块(8)具有倾斜的环形形状，并且围绕所述至少一个连接器(4)布置。
8.根据权利要求4所述的模块化系统，其特征在于，所述第一模块(7)具有平行四边形形状。
9.根据权利要求8所述的模块化系统，其特征在于，所述相电流传感器(5)包括布置成C形的由金属板制成的至少一个叠片铁芯(12)；所述铁芯(12)组装到彼此。
10.根据权利要求8所述的模块化系统，其特征在于，所述相电流传感器(5)具有独立的铁芯(12)。
11.根据权利要求3或4中任一项所述的模块化系统，其特征在于，联接在所述套管(2)中的所述连接器(4)是拧入式连接器。
12.根据权利要求8-10中任一项所述的模块化系统，其特征在于，联接在所述套管(2)中的所述连接器(4)是插入式连接器。
13.根据前述权利要求2-12中任一项所述的模块化系统，其特征在于，所述支架(11)连接到所述套管(2)的接地电位。
14.根据权利要求2-12中任一项所述的模块化系统，其特征在于，所述支架(11)与所述套管(2)的接地电位隔离。
15.根据前述权利要求中任一项所述的模块化系统，其特征在于，所述第一模块(7)和所述第二模块(8)是外壳，所述外壳具有嵌入其中的在绝缘材料中的至少一个电流传感器(5，6)。
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