CN111462989A - 一种电压互感器二次接地保护装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：包括装置外壳（1），装置外壳（1）内设置有内部空腔（2）和电路空腔（3），内部空腔（2）内设置有主电磁线圈（3）和内部动触点（6），主电磁线圈（3）的铁芯两端分别设置有内部静触点（4）和外部触点一（5），内部静触点（4）和外部触点一（5）与主电磁线圈（3）的铁芯绝缘设置，内部静触点（4）和外部触点一（5）之间设置有内部导电片（7）并通过内部导电片（7）连通；所述内部动触点（6）在内部空腔（2）内滑动设置并与内部静触点（4）配合设置，内部动触点（6）的一端设置有导向金属片（8）。本发明的优点在于它能克服现有技术的弊端，结构设计合理新颖。

Description

一种电压互感器二次接地保护装置

技术领域

本发明涉及一种电压互感器二次接地保护装置，属于电气设备领域。

背景技术

电压互感器是用来变换电压的仪器，与变压器有相似之处。变压器变换电压的目的是方便输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。电压互感器的二次侧必须可靠接地，用来防止互感器的一次侧的高压在互感器绝缘击穿后窜入到二次侧而引起的二次侧的设备误动以及对二次侧设备实现良好的保护。现有技术中，一般是使用间隙接地的方式对电压互感器的二次侧进行接地操作，长时间老化后，间隙接地失效可能会造成电压互感器的二次侧接地失效，造成危险。

发明内容

本发明的技术方案提供一种电压互感器二次接地保护装置，可以在互感器的一次侧的高压在互感器绝缘击穿后窜入到二次侧时可靠动作，使得电压互感器的二次侧可靠接地，提高使用安全度。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是，一种电压互感器二次接地保护装置，括装置外壳，装置外壳内设置有内部空腔和电路空腔，内部空腔内设置有主电磁线圈和内部动触点，主电磁线圈的铁芯两端分别设置有内部静触点和外部触点一，内部静触点和外部触点一与主电磁线圈的铁芯绝缘设置，内部静触点和外部触点一之间设置有内部导电片并通过内部导电片连通；所述内部动触点在内部空腔内滑动设置并与内部静触点配合设置，内部动触点的一端设置有导向金属片，导向金属片为U型并随内部动触点滑动；所述装置外壳上设置有外部触点二，外部触点一、外部触点二穿过装置外壳，外部触点二设置于装置外壳内的一端与导向金属片的U型底端面配合设置；所述电路空腔内设置有线圈控制电路和电流互感器，电流互感器的输出端连接线圈控制电路的输入端，电流互感器的铁芯内穿过一条铁芯导线，铁芯导线的一端连接电压互感器的铁芯且另一端接地；所述外部触点一连接电压互感器的二次侧中性点，外部触点二接地。

本申请的技术方案中，在电压互感器绝缘击穿后，电压互感器一次侧的高压经过电压互感器的铁芯流向电压互感器的二次侧，电压互感器的铁芯内有电流经过。电流互感器连接的铁芯导线将电压互感器的铁芯的电流引入接地端，此时铁芯导线有电流经过，电流互感器输出感应电流到线圈控制电路，线圈控制电路控制主电磁线圈动作使得主电磁线圈产生电磁效应，使得内部动触点受到磁力向内部静触点移动并与内部静触点吸合，内部动触点同时带动导向金属片移动并使得导向金属片与外部触点二吸合，在此时外部触点一、内部导电片、内部静触点、内部动触点、导向金属片、外部触点二形成一个导通的回路，使得电压互感器的二次侧中性点通过这个导通的回路接地，防止高压经过电压互感器的二次侧窜入二次侧的负载设备，起到保护设备和保护操作人员的作用。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述内部空腔内设置有内部滑动导轨，内部滑动导轨设置于导向金属片的U型开口内；所述内部滑动导轨为条形，内部滑动导轨长度延伸方向上的两侧侧壁与导向金属片的U型开口内壁滑动接触，内部动触点与内部静触点相对的表面、内部静触点与内部动触点相对的表面垂直于内部滑动导轨的长度延伸方向。

本申请中，内部空腔内的内部滑动导轨对导向金属片的滑动起到了导向的作用，进而对内部动触点的滑动进行导向，防止内部动触点在移动吸合过程中偏移造成内部动触点与内部静触点不能准确吸合接触。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述导向金属片的U型开口一端与内部动触点连接，导向金属片的U型开口另一端连接有外部推动按钮，外部推动按钮的其中一部分穿过装置外壳的侧壁并与装置外壳滑动连接，外部推动按钮的滑动方向与导向金属片的滑动方向相同。

本申请中，需要检测电压互感器二次接地保护装置内部触点是否能够可靠接触时，手动滑动外部推动按钮，带动导向金属片动作，进而使得外部触点一、内部导电片、内部静触点、内部动触点、导向金属片、外部触点二形成一个导通的回路，测量回路是否导通即可得知压互感器二次接地保护装置内部触点是否能够可靠接触。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述线圈控制电路包括电流采样电路和线圈输入电路，电流采样电路包括运算放大器、相移补偿电容C、反馈电阻R、串联电阻r、接地电容和可调电阻，电流互感器两个输出端分别与运算放大器的反相输入端、同相输入端电连接，运算放大器的输出端通过接地电容接地；所述相移补偿电容C与串联电阻r串联后与运算放大器反相输入端和输出端并联，反馈电阻R与可调电阻串联后与运算放大器反相输入端和输出端并联；运算放大器的输出端与线圈输入电路的输入端电连接。

本申请中，铁芯导线上流经电流，电流互感器上产生感应电流，运算放大器将电流互感器输出的感应电流放大，运算放大器输出端输出一个电压用以驱动线圈输入电路使得主电磁线圈产生电磁效应通电产生电磁效应。相移补偿电容C与串联电阻r是用来补偿相移的，提高电路的功率因数。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述线圈输入电路包括一个配合设置的启动触点组、继电器、三极管、三极管二、二极管、稳压管、启动电阻、启动电容、电阻二、二极管二；所述二极管二与继电器的常开触点串联后并联于主电磁线圈的两端，启动触点组与二极管二并联；所述三极管的集电极串联继电器的线圈，继电器的线圈与二极管并联，三极管的基极与三极管二的集电极耦合，启动电阻、启动电容并联后与三极管二的基极串联，稳压管与电阻二串联后与三极管二的基极串联；所述主电磁线圈的一端通过二极管与三极管的集电极连接，主电磁线圈的另一端与三极管二的发射极连接，启动电容串联于三极管二的发射极、三极管二的基极之间。

本申请中，运算放大器输出端输出一个电压后，三极管导通，继电器的线圈通电，主电磁线圈处于导通，使内部动触点与内部静触点吸合接触，导向金属片与外部触点二吸合接触，电压互感器的二次侧接地。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述内部空腔内设置有启动触点组，启动触点组的动触点随外部推动按钮滑动，启动触点组的静触点固定设置于内部空腔内；所述外部推动按钮连接有一个L型的滑动连接片，滑动连接片设置于内部空腔内并随外部推动按钮滑动；所述滑动连接片的一端与导向金属片固定连接，滑动连接片的其中一个L型侧边沿贴合于外部推动按钮朝向内部空腔的一端表面上并与外部推动按钮固定连接。

本申请中，当电压互感器二次接地保护装置不能可靠动作时，手动推动外部推动按钮，带动导向金属片动作，启动触点组的动触点此时动作并与启动触点组的静触点贴合接触，启动触点组导通，启动电容经充电后电位上升使三极管二导通。此时三极管截止，主电磁线圈不动作，如果电路未发生下降，三极管二截止，三极管导通，主电磁线圈恢复通电，使得电压互感器二次接地保护装置在电压互感器绝缘击穿后能够通过手动强行动作。

滑动连接片起到了传动的作用，在推动外部推动按钮使得外部推动按钮滑动后，能够保证导向金属片跟随动作。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述滑动连接片上固定设置有一个导向柱，导向柱的中段设置有一个推动块，导向柱上套接有两个弹簧，推动块设置于两个弹簧之间，弹簧的一端与推动块接触，弹簧的另一端与内部空腔内壁接触。

本申请中，在测试后或者电压互感器的故障排除后，通过导向柱上的弹簧对外部推动按钮进行复位，并且使得内部动触点与内部静触点脱离接触。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述内部空腔内设置有一个导向板，导向板上设置有一个条形的导向槽，滑动连接片的一端穿过导向槽并与导向槽内壁滑动接触。

本申请中，导向板上的导向槽防止滑动连接片在滑动过程中发生晃动，进而保证内部动触点与内部静触点在动作时能够保持对准贴合。

优化的，上述电压互感器二次接地保护装置，所述运算放大器的输出端与三极管二的基极之间设置有电压电流转换器，运算放大器的输出端连接电压电流转换器的输入端，电压电流转换器的输出端通过稳压管、电阻二连接三极管二的基极。

本申请中，通过电压电流转换器将运算放大器的输出电压转换为电流输入到线圈输入电路，提高电源的稳定性。

附图说明

图1为本发明的电压互感器二次接地保护装置的结构示意图；

图2为本发明的电流采样电路的电路结构图；

图3为本发明的线圈输入电路的电路结构图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

如图所示，本发明为一种电压互感器二次接地保护装置，括装置外壳1，装置外壳1内设置有内部空腔2和电路空腔3，内部空腔2内设置有主电磁线圈3和内部动触点6，主电磁线圈3的铁芯两端分别设置有内部静触点4和外部触点一5，内部静触点4和外部触点一5与主电磁线圈3的铁芯绝缘设置，内部静触点4和外部触点一5之间设置有内部导电片7并通过内部导电片7连通；所述内部动触点6在内部空腔2内滑动设置并与内部静触点4配合设置，内部动触点6的一端设置有导向金属片8，导向金属片8为U型并随内部动触点6滑动；所述装置外壳1上设置有外部触点二9，外部触点一5、外部触点二9穿过装置外壳1，外部触点二9设置于装置外壳1内的一端与导向金属片8的U型底端面配合设置；所述电路空腔3内设置有线圈控制电路和电流互感器10，电流互感器10的输出端连接线圈控制电路的输入端，电流互感器10的铁芯内穿过一条铁芯导线11，铁芯导线11的一端连接电压互感器的铁芯且另一端接地；所述外部触点一5连接电压互感器的二次侧中性点，外部触点二9接地。

本申请的技术方案中，在电压互感器绝缘击穿后，电压互感器一次侧的高压经过电压互感器的铁芯流向电压互感器的二次侧，电压互感器的铁芯内有电流经过。电流互感器10连接的铁芯导线11将电压互感器的铁芯的电流引入接地端，此时铁芯导线11有电流经过，电流互感器10输出感应电流到线圈控制电路，线圈控制电路控制主电磁线圈3动作使得主电磁线圈3产生电磁效应，使得内部动触点6受到磁力向内部静触点4移动并与内部静触点4吸合，内部动触点6同时带动导向金属片8移动并使得导向金属片8与外部触点二9吸合，在此时外部触点一5、内部导电片7、内部静触点4、内部动触点6、导向金属片8、外部触点二9形成一个导通的回路，使得电压互感器的二次侧中性点通过这个导通的回路接地，防止高压经过电压互感器的二次侧窜入二次侧的负载设备，起到保护设备和保护操作人员的作用。

所述内部空腔2内设置有内部滑动导轨12，内部滑动导轨12设置于导向金属片8的U型开口内；所述内部滑动导轨12为条形，内部滑动导轨12长度延伸方向上的两侧侧壁与导向金属片8的U型开口内壁滑动接触，内部动触点6与内部静触点4相对的表面、内部静触点4与内部动触点6相对的表面垂直于内部滑动导轨12的长度延伸方向。

本申请中，内部空腔2内的内部滑动导轨12对导向金属片8的滑动起到了导向的作用，进而对内部动触点6的滑动进行导向，防止内部动触点6在移动吸合过程中偏移造成内部动触点6与内部静触点4不能准确吸合接触。

所述导向金属片8的U型开口一端与内部动触点6连接，导向金属片8的U型开口另一端连接有外部推动按钮13，外部推动按钮13的其中一部分穿过装置外壳1的侧壁并与装置外壳1滑动连接，外部推动按钮13的滑动方向与导向金属片8的滑动方向相同。

本申请中，需要检测电压互感器二次接地保护装置内部触点是否能够可靠接触时，手动滑动外部推动按钮13，带动导向金属片8动作，进而使得外部触点一5、内部导电片7、内部静触点4、内部动触点6、导向金属片8、外部触点二9形成一个导通的回路，测量回路是否导通即可得知压互感器二次接地保护装置内部触点是否能够可靠接触。

所述线圈控制电路包括电流采样电路和线圈输入电路，电流采样电路包括运算放大器14、相移补偿电容C15、反馈电阻R16、串联电阻r17、接地电容18和可调电阻19，电流互感器10两个输出端分别与运算放大器14的反相输入端、同相输入端电连接，运算放大器14的输出端通过接地电容18接地；所述相移补偿电容C15与串联电阻r17串联后与运算放大器14反相输入端和输出端并联，反馈电阻R16与可调电阻19串联后与运算放大器14反相输入端和输出端并联；运算放大器14的输出端与线圈输入电路的输入端电连接。

本申请中，铁芯导线11上流经电流，电流互感器10上产生感应电流，运算放大器14将电流互感器10输出的感应电流放大，运算放大器14输出端输出一个电压用以驱动线圈输入电路使得主电磁线圈3产生电磁效应通电产生电磁效应。相移补偿电容C15与串联电阻r17是用来补偿相移的，提高电路的功率因数。

所述线圈输入电路包括一个配合设置的启动触点组21、继电器、三极管24、三极管二25、二极管26、稳压管27、启动电阻28、启动电容29、电阻二30、二极管二31；所述二极管二31与继电器的常开触点23串联后并联于主电磁线圈3的两端，启动触点组21与二极管二31并联；所述三极管24的集电极串联继电器的线圈22，继电器的线圈22与二极管26并联，三极管24的基极与三极管二25的集电极耦合，启动电阻28、启动电容29并联后与三极管二25的基极串联，稳压管27与电阻二30串联后与三极管二25的基极串联；所述主电磁线圈3的一端通过二极管26与三极管24的集电极连接，主电磁线圈3的另一端与三极管二25的发射极连接，启动电容29串联于三极管二25的发射极、三极管二25的基极之间。

本申请中，运算放大器14输出端输出一个电压后，三极管24导通，继电器的线圈22通电，主电磁线圈3处于导通，使内部动触点6与内部静触点4吸合接触，导向金属片8与外部触点二9吸合接触，电压互感器的二次侧接地。

所述内部空腔2内设置有启动触点组21，启动触点组21的动触点随外部推动按钮13滑动，启动触点组21的静触点固定设置于内部空腔2内；所述外部推动按钮13连接有一个L型的滑动连接片33，滑动连接片33设置于内部空腔2内并随外部推动按钮13滑动；所述滑动连接片33的一端与导向金属片8固定连接，滑动连接片33的其中一个L型侧边沿贴合于外部推动按钮13朝向内部空腔2的一端表面上并与外部推动按钮13固定连接。

本申请中，当电压互感器二次接地保护装置不能可靠动作时，手动推动外部推动按钮13，带动导向金属片8动作，启动触点组21的动触点此时动作并与启动触点组21的静触点贴合接触，启动触点组21导通，启动电容29经充电后电位上升使三极管二25导通。此时三极管24截止，主电磁线圈3不动作，如果电路未发生下降，三极管二25截止，三极管24导通，主电磁线圈3恢复通电，使得电压互感器二次接地保护装置在电压互感器绝缘击穿后能够通过手动强行动作。

滑动连接片33起到了传动的作用，在推动外部推动按钮13使得外部推动按钮13滑动后，能够保证导向金属片8跟随动作。

所述滑动连接片33上固定设置有一个导向柱34，导向柱34的中段设置有一个推动块35，导向柱34上套接有两个弹簧36，推动块35设置于两个弹簧36之间，弹簧36的一端与推动块35接触，弹簧36的另一端与内部空腔2内壁接触。

本申请中，在测试后或者电压互感器的故障排除后，通过导向柱34上的弹簧对外部推动按钮13进行复位，并且使得内部动触点6与内部静触点4脱离接触。

所述内部空腔2内设置有一个导向板37，导向板37上设置有一个条形的导向槽38，滑动连接片33的一端穿过导向槽38并与导向槽38内壁滑动接触。

本申请中，导向板37上的导向槽38防止滑动连接片33在滑动过程中发生晃动，进而保证内部动触点6与内部静触点4在动作时能够保持对准贴合。

所述运算放大器14的输出端与三极管二25的基极之间设置有电压电流转换器39，运算放大器14的输出端连接电压电流转换器39的输入端，电压电流转换器39的输出端通过稳压管27、电阻二30连接三极管二25的基极。

本申请中，通过电压电流转换器39将运算放大器14的输出电压转换为电流输入到线圈输入电路，提高电源的稳定性。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，都应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：包括装置外壳（1），装置外壳（1）内设置有内部空腔（2）和电路空腔（3），内部空腔（2）内设置有主电磁线圈（3）和内部动触点（6），主电磁线圈（3）的铁芯两端分别设置有内部静触点（4）和外部触点一（5），内部静触点（4）和外部触点一（5）与主电磁线圈（3）的铁芯绝缘设置，内部静触点（4）和外部触点一（5）之间设置有内部导电片（7）并通过内部导电片（7）连通；所述内部动触点（6）在内部空腔（2）内滑动设置并与内部静触点（4）配合设置，内部动触点（6）的一端设置有导向金属片（8），导向金属片（8）为U型并随内部动触点（6）滑动；所述装置外壳（1）上设置有外部触点二（9），外部触点一（5）、外部触点二（9）穿过装置外壳（1），外部触点二（9）设置于装置外壳（1）内的一端与导向金属片（8）的U型底端面配合设置；所述电路空腔（3）内设置有线圈控制电路和电流互感器（10），电流互感器（10）的输出端连接线圈控制电路的输入端，电流互感器（10）的铁芯内穿过一条铁芯导线（11），铁芯导线（11）的一端连接电压互感器的铁芯且另一端接地；所述外部触点一（5）连接电压互感器的二次侧中性点，外部触点二（9）接地。

2.根据权利要求1所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述内部空腔（2）内设置有内部滑动导轨（12），内部滑动导轨（12）设置于导向金属片（8）的U型开口内；所述内部滑动导轨（12）为条形，内部滑动导轨（12）长度延伸方向上的两侧侧壁与导向金属片（8）的U型开口内壁滑动接触，内部动触点（6）与内部静触点（4）相对的表面、内部静触点（4）与内部动触点（6）相对的表面垂直于内部滑动导轨（12）的长度延伸方向。

3.根据权利要求1所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述导向金属片（8）的U型开口一端与内部动触点（6）连接，导向金属片（8）的U型开口另一端连接有外部推动按钮（13），外部推动按钮（13）的其中一部分穿过装置外壳（1）的侧壁并与装置外壳（1）滑动连接，外部推动按钮（13）的滑动方向与导向金属片（8）的滑动方向相同。

4.根据权利要求1所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述线圈控制电路包括电流采样电路和线圈输入电路，电流采样电路包括运算放大器（14）、相移补偿电容C（15）、反馈电阻R（16）、串联电阻r（17）、接地电容（18）和可调电阻（19），电流互感器（10）两个输出端分别与运算放大器（14）的反相输入端、同相输入端电连接，运算放大器（14）的输出端通过接地电容（18）接地；所述相移补偿电容C（15）与串联电阻r（17）串联后与运算放大器（14）反相输入端和输出端并联，反馈电阻R（16）与可调电阻（19）串联后与运算放大器（14）反相输入端和输出端并联；运算放大器（14）的输出端与线圈输入电路的输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述线圈输入电路包括一个配合设置的启动触点组（21）、继电器、三极管（24）、三极管二（25）、二极管（26）、稳压管（27）、启动电阻（28）、启动电容（29）、电阻二（30）、二极管二（31）；所述二极管二（31）与继电器的常开触点（23）串联后并联于主电磁线圈（3）的两端，启动触点组（21）与二极管二（31）并联；所述三极管（24）的集电极串联继电器的线圈（22），继电器的线圈（22）与二极管（26）并联，三极管（24）的基极与三极管二（25）的集电极耦合，启动电阻（28）、启动电容（29）并联后与三极管二（25）的基极串联，稳压管（27）与电阻二（30）串联后与三极管二（25）的基极串联；所述主电磁线圈（3）的一端通过二极管（26）与三极管（24）的集电极连接，主电磁线圈（3）的另一端与三极管二（25）的发射极连接，启动电容（29）串联于三极管二（25）的发射极、三极管二（25）的基极之间。

6.根据权利要求3所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述内部空腔（2）内设置有启动触点组（21），启动触点组（21）的动触点随外部推动按钮（13）滑动，启动触点组（21）的静触点固定设置于内部空腔（2）内；所述外部推动按钮（13）连接有一个L型的滑动连接片（33），滑动连接片（33）设置于内部空腔（2）内并随外部推动按钮（13）滑动；所述滑动连接片（33）的一端与导向金属片（8）固定连接，滑动连接片（33）的其中一个L型侧边沿贴合于外部推动按钮（13）朝向内部空腔（2）的一端表面上并与外部推动按钮（13）固定连接。

7.根据权利要求6所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述滑动连接片（33）上固定设置有一个导向柱（34），导向柱（34）的中段设置有一个推动块（35），导向柱（34）上套接有两个弹簧（36），推动块（35）设置于两个弹簧（36）之间，弹簧（36）的一端与推动块（35）接触，弹簧（36）的另一端与内部空腔（2）内壁接触。

8.根据权利要求6所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述内部空腔（2）内设置有一个导向板（37），导向板（37）上设置有一个条形的导向槽（38），滑动连接片（33）的一端穿过导向槽（38）并与导向槽（38）内壁滑动接触。

9.根据权利要求5所述的电压互感器二次接地保护装置，其特征在于：所述运算放大器（14）的输出端与三极管二（25）的基极之间设置有电压电流转换器（39），运算放大器（14）的输出端连接电压电流转换器（39）的输入端，电压电流转换器（39）的输出端通过稳压管（27）、电阻二（30）连接三极管二（25）的基极。

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