CN110967544B - 一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器，包括高压套管，在所述高压套管的内部穿设有高压引线；在所述高压套管的内部设有主电阻，所述主电阻的侧面剖视形状为梯形，所述主电阻的厚度沿梯形下底边到上底边的方向由薄至厚分布；所述主电阻按照一定螺距呈螺旋状缠绕在高压引线上，且沿梯形下底边到上底边的方向由内向外分布；在所述主电阻的内侧壁上设有绝缘纸层；在所述高压套管的内部分别设有电压传感器和电流传感器。本发明所述的套管式电压电流传感器，其外形结构和安装方式均与现有高压套管完全兼容，具有适合于各种配变应用的通用性；且同时具备了电压和电流测量功能，能够满足电力设备智能化信息感知的需求。

Description

一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器。

背景技术

电力行业是国民工业的先行行业，电力行业的稳定发展是国民经济可持续发展的基础。配电变压器是电力系统的重要组成部分，其运行状态直接影响系统的安全性。根据国家电网公司提出的建设泛在电力物联网的发展规划，对感知层电力设备提出了新的功能要求。作为占据配电网感知层最重要地位的配电变压器也因此被提出了能够进行全面信息感知的要求，包括：对高压进线的电压、电流，低压出线的电压、电流以及变压器的表层油温、油位、振动等信息的感知。配电变压器信息的全面感知不仅可以实现运行状态的监控，还可以有效实现线损监测、三相不平衡监控、漏电监测以及防窃电等监测。

目前，为了对10kV配电变压器的高压侧进行实时测量，电力行业已有通过电阻分压原理来实现适用于10kV配电变压器的电压电流传感器，其电阻外形为圆柱状，使用环氧树脂等材料将其包封，以加强外部绝缘，从而适应工程应用。这种传感器的整体外形与绝缘子类似，只适用于成套装置，不适用于配电变压器、柱上断路器等设备的一体化应用。因此，根据泛在电力物联网的要求，需要设计一种封装在配电变压器高压套管内的新型电阻分压式传感器。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其外形结构和安装方式均与现有配电变压器的高压套管完全兼容，在保证安装便利性的前提下，也使其具有适合于各种配电变压器的通用性，能够取代现有10kV高压出线套管；而且同时具备电压和电流测量功能，能够满足电力设备智能化信息感知的需求。

以解决现有技术中存在的问题。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器，包括高压套管，在所述高压套管的内部设有安装腔，在所述安装腔内穿设有高压引线；在所述安装腔的内部设有主电阻，所述主电阻的侧面展开形状为梯形，所述主电阻的厚度沿梯形下底边到上底边的方向由薄至厚分布；所述主电阻按照一定螺距呈螺旋状缠绕在高压引线上，且沿梯形下底边到上底边的方向由内向外分布；在所述主电阻的内侧壁上设有绝缘纸层，所述绝缘纸层的形状与主电阻内侧壁的形状相对应；所述主电阻封装在安装腔的内部；在所述安装腔的内壁上分别设有电压传感器和电流传感器，所述电压传感器和电流传感器分别通过导线与主电阻的外侧壁电性连接。

进一步优化地，在所述高压套管的外部设有可调电阻，所述可调电阻的输入端分别与电压传感器和电流传感器电性连接，所述可调电阻的输出端与检测终端电性连接。

进一步优化地，所述可调电阻的电阻值为主电阻电阻值的1/100。

进一步优化地，所述电压传感器为电磁式电压互感器。

进一步优化地，所述电流传感器为电磁式电流互感器。

进一步优化地，在所述高压套管的下部侧壁上设有航空插头，所述可调电阻的输入端通过航空插头分别与电压传感器和电流传感器电性连接。

进一步优化地，所述主电阻在安装腔的内部通过环氧树脂真空一体浇注，进行封装。

进一步优化地，在所述高压套管的外部包封有若干户外防紫外线硅胶伞裙。

本发明的有益效果是：

在现有配变高压套管的瓷瓶结构的基础上进行改进，其外形结构和安装方式均与现有配变完全兼容，在保证安装便利性的前提下，具有适合于各种配变应用的通用性；另外，基于电阻分压原理进行检测，同时具备了电压和电流测量功能，能够满足电力设备智能化信息感知的需求，适于广泛推广应用。

附图说明

图1为本发明的侧面展开结构示意图。

图2为主电阻处于展开状态的立体结构示意图。

图3为主电阻和高压引线的俯视结构示意图。

图4为主电阻处于缠绕状态的立体结构示意图之一。

图5为主电阻处于缠绕状态的立体结构示意图之二。

图6为本发明的电阻分压原理图。

图7为主电阻的电压分布示意图。

图中，1、高压套管；11、高压引线；12、主电阻；13、绝缘纸层；14、电压传感器；15、电流传感器；16、可调电阻；17、航空插头；2、安装腔；21、检测终端。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-图7所示，本实施例公开了一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器，包括高压套管1，在所述高压套管1的内部设有安装腔2，在所述安装腔2内穿设有高压引线11；在所述安装腔2的内部设有主电阻12(如图1所示)，所述主电阻12的侧面展开形状为梯形(如图2所示)，所述主电阻12的厚度沿梯形下底边到上底边的方向由薄至厚分布，将传统的电阻做成梯形片状的结构。所述主电阻12按照一定螺距呈螺旋状缠绕在高压引线11上(如图3所示)，且沿梯形下底边到上底边的方向由内向外分布。主电阻12由内向外逐渐变窄，且逐渐变厚(如图4-图5所示)。由于主电阻12按照一定螺距分布，可以增加电阻和高压引线之间的距离，减少电压差，有效避免电阻因过电压而造成绝缘击穿。

本发明的目的是为了实时测量10kV配电变压器的高压侧电压值，对高压电压进行监测。通过将主电阻12缠绕在高压引线11上，利用电阻的串联能够实现分压，可将10kV等大电压转换为可测量的小电压信号，具体为利用高阻值电阻把10kV高压电压转换为0.1kV的小电压作为测量电压的电压信号(如图6所示)。通过主电阻12，使电压降能够按照从高到低10kV、6kV、3kV、0.1kV的顺序保证电压降均匀分布，为了实现均匀分压，主电阻12的结构由内向外逐渐变厚。图7为主电阻的电压分布示意图，从图中可以看到，为了减小压差防止绝缘击穿，需要加大A到D点的距离，所以电阻结构为梯形以增加距离，为了实现均匀分压，由

可知，要保证电阻均匀分配，其横截面积s需要保持不变，又因为侧面剖视形状为梯形，要保证s不变，其电阻厚度需要逐渐变厚。

在所述主电阻12的内侧壁上设有绝缘纸层13，所述绝缘纸层13的形状与主电阻12内侧壁的形状相对应。所述主电阻12封装在安装腔2的内部；在所述安装腔2的内壁上分别设有电压传感器14和电流传感器15，所述电压传感器14和电流传感器15分别通过导线与主电阻12的外侧壁电性连接，从而对电压和电流进行测量。

作为一种优选的实施方式，为了提高测量精度，避免造成偏差，在所述高压套管1的外部设有可调电阻16，所述可调电阻16的输入端分别与电压传感器14和电流传感器15电性连接，所述可调电阻16的输出端与检测终端21电性连接，用于输出电流和电压测量信号。

作为一种优选的实施方式，所述可调电阻16的电阻值为主电阻12电阻值的1/100，以便使所述可调电阻16可测量。

作为一种优选的实施方式，所述电压传感器14为电磁式电压互感器。

作为一种优选的实施方式，所述电流传感器15为电磁式电流互感器。

作为一种优选的实施方式，在所述高压套管1的下部侧壁上设有航空插头17，所述可调电阻16的输入端通过航空插头17分别与电压传感器14和电流传感器15电性连接。使用航空插头17与可调电阻16进行连接，安装方式较为快捷，便于通过检测终端21对电压和电流进行实时监测。

作为一种优选的实施方式，所述主电阻12在安装腔2的内部通过环氧树脂真空一体浇注，进行封装。填充的环氧树脂不仅起到绝缘的作用，还起到固定主电阻12的作用。

作为一种优选的实施方式，在所述高压套管1的外部包封有若干户外防紫外线硅胶伞裙，能够有效的防止裸露在外的电力设备由于各种原因(人为接触、动物或杂物搭线等)引起的相间短路或接触所造成的停电、损坏电力设备及触电等事故发生。

综上，本发明所述的套管式电压电流传感器，在现有配变高压套管的瓷瓶结构的基础上进行改进，其外形结构和安装方式均与现有配变完全兼容，在保证安装便利性的前提下，具有适合于各种配变应用的通用性，能够取代现有10kV高压套管；另外，基于电阻分压原理，将10kV等大电压转换为可测量的小电压信号，同时具备了电压和电流测量功能，能够满足电力设备智能化信息感知的需求。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种用于配电变压器的套管式电压电流传感器，包括高压套管(1)，其特征在于：在所述高压套管(1)的内部设有安装腔(2)，在所述安装腔(2)内穿设有高压引线(11)；在所述安装腔(2)的内部设有主电阻(12)，所述主电阻(12)的侧面展开形状为梯形，且所述主电阻(12)的厚度沿梯形下底边到上底边的方向由薄至厚分布；所述主电阻(12)按照一定螺距呈螺旋状缠绕在高压引线(11)上，且沿梯形下底边到上底边的方向由内向外分布；在所述主电阻(12)的内侧壁上设有绝缘纸层(13)，所述绝缘纸层(13)的形状与主电阻(12)内侧壁的形状相对应；所述主电阻(12)封装在安装腔(2)的内部；在所述安装腔(2)的内壁上分别设有电压传感器(14)和电流传感器(15)，所述电压传感器(14)和电流传感器(15)分别通过导线与主电阻(12)的外侧壁电性连接。

2.根据权利要求1所述的用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其特征在于：在所述高压套管(1)的外部设有可调电阻(16)，所述可调电阻(16)的输入端分别与电压传感器(14)和电流传感器(15)电性连接，所述可调电阻(16)的输出端与检测终端(21)电性连接。

3.根据权利要求2所述的用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其特征在于：所述可调电阻(16)的电阻值为主电阻(12)电阻值的1/100。

4.根据权利要求1所述的用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其特征在于：所述电压传感器(14)为电磁式电压互感器。

5.根据权利要求1所述的用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其特征在于：所述电流传感器(15)为电磁式电流互感器。

6.根据权利要求2所述的用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其特征在于：在所述高压套管(1)的下部侧壁上设有航空插头(17)，所述可调电阻(16)的输入端通过航空插头(17)分别与电压传感器(14)和电流传感器(15)电性连接。

7.根据权利要求1所述的用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其特征在于：所述主电阻(12)在安装腔(2)的内部通过环氧树脂真空一体浇注，进行封装。

8.根据权利要求1所述的用于配电变压器的套管式电压电流传感器，其特征在于：在所述高压套管(1)的外部包封有若干户外防紫外线硅胶伞裙。

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