CN112071578A - 一种零序电流互感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种零序电流互感装置，涉及电力故障检测领域。该零序电流互感装置包括第一铁芯和第二铁芯，所述第一铁芯由相互绝缘的多个第一钢片堆叠而成；第二铁，所述第二铁芯由相互绝缘的多个第二钢片堆叠而成，所述第二钢片的数量与所述第一铁芯数量相等，所述第一铁芯和所述第二铁芯首尾依次可拆卸连接以形成环形结构，且所述环形结构中，所述第一钢片和所述第二钢片一一对应抵接。该零序电流互感装置便于安装及拆卸，使用时带电操作，且能降低整个装置的涡流损失。

Description

一种零序电流互感装置

技术领域

本发明涉及电力故障检测领域，尤其涉及一种零序电流互感装置。

背景技术

随着各种电力系统在工业生产和日常生活中的广泛运用，需要能够准确、方便测量电流的装置以监控电力系统的安全有效运行。而零序电流互感装置主要有两个用途，一是长期置于电路中作为电路保护装置使用；二是短时间置于电路中作为电路是否正常运行的检测装置。在实际三相四线制的电路系统中，三根相线中流过的电流矢量和应该为零。为了实时监测或人工检测电路系统是否正常运行，需要将三根相线均穿过零序电流互感装置，此时三根相线相当于一次线圈，零序电流互感装置上的线圈相当于二次线圈，由于一次线圈相当于仅有一匝，故此零序电流互感装置相当于一个感应电流缩小装置。若线路正常，则零序电流互感装置的二次侧线圈中无感应电流。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，此电流即为零序电流，这时穿过零序电流互感装置的三相电流矢量和不等于零，零序电流互感装置二次线圈中就会产生一个感应电流，根据该零序电流互感装置二次线圈连接的电流表的读数和该零序电流互感装置的线圈比例即可获知零序电流的大小。

现有电路中，零序电流互感装置为闭合环状，在安装时将三根相线穿过零序电流互感装置后再接入电路。若要检修或更换零序电流互感装置，则需要将电路断开，依次拆除三根相线后才能取出零序电流互感装置，造成电路系统暂时性地断电。既降低了用户的用电体验，又会因停电造成经济损失。

而在出现零序电流时，该零序电流互感装置的铁芯中产生交变磁场，而铁芯中垂直于磁场方向的平面上又会因交变磁场的存在产生感应电流，即涡流。涡流的存在不仅导致电能的浪费，同时会使该零序电流互感装置温度升高，造成严重事故。

针对上述问题，需要开发一种零序电流互感装置，以解决铁芯因电磁感应产生涡流进而造成损失和闭合式零序电流互感装置拆装不便的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种零序电流互感装置，用于减小铁芯内部产生的涡流及便于拆卸安装的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种零序电流互感装置，包括：

第一铁芯，所述第一铁芯由相互绝缘的多个第一钢片堆叠而成；

第二铁芯，所述第二铁芯由相互绝缘的多个第二钢片堆叠而成，所述第二钢片的数量与所述第一铁芯数量相等，所述第一铁芯和所述第二铁芯首尾依次可拆卸连接以形成环形结构，且所述环形结构中，所述第一钢片和所述第二钢片一一对应抵接。

优选地，多个所述第一钢片中，奇数层的所述第一钢片的第一端伸出偶数层的所述第一钢片外，以形成第一对接端，所述偶数层的所述第一钢片的第二端伸出所述奇数层的所述第一钢片外，以形成第二对接端；

多个所述第二钢片中，所述偶数层的所述第二钢片的第三端伸出所述奇数层的所述第二钢片外，以形成第三对接端，所述奇数层的所述第二钢片的第四端伸出所述偶数层的所述第二钢片外，以形成第四对接端；

所述第一对接端能与所述第三对接端插接，所述第二对接端能与所述第四对接端插接。

优选地，相邻的两个所述第一钢片之间设置有第一绝缘层，相邻的两个所述第二钢片之间设置有第二绝缘层。

优选地，所述零序电流互感装置还包括绝缘的第一螺栓、第一螺母、第二螺栓及第二螺母，所述第一端和所述第三端均设置有同心的第一通孔，所述第一螺栓穿过所述第一端和所述第三端的所述第一通孔后与所述第一螺母螺纹连接；所述第二端和所述第四端均设置有同心的第二通孔，所述第二螺栓穿过所述第二端和所述第四端的所述第二通孔后与所述第二螺母螺纹连接。

优选地，所述第一铁芯和所述第二铁芯周圈绕有线圈。

优选地，所述线圈由环氧树脂材料封装制成。

优选地，所述零序电流互感装置还包括绝缘的第一外壳和第二外壳，所述第一外壳包覆在所述第一铁芯的外侧，所述第二外壳包覆在所述第二铁芯的外侧。

优选地，所述第一外壳和所述第二外壳均设置有传导件，所述传导件贯穿所述第一外壳和所述第二外壳，所述传导件位于所述第一外壳和所述第二外壳的内部的一端与所述线圈连接，所述传导件位于所述第一外壳和所述第二外壳外部的一端用于连接外部电路。

优选地，所述第一外壳和/或所述第二外壳上设置有安装件，所述安装件用于将所述零序电流互感装置固定于指定位置。

优选地，所述第一钢片和所述第二钢片均由硅钢制成。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种零序电流互感装置。该装置中，铁芯包括第一铁芯和第二铁芯，第一铁芯和第二铁芯能够抵接形成闭合的环形结构，在保证铁芯磁通力的同时形成可拆卸结构，使该零序电流互感装置的安装使用及拆除时不再需要断开电路，即带电操作，保证在对线路检修时不影响用户正常用电，节省人力、物力、财力，提高效率。

传统铁芯在使用过程中，会因零序电流的存在而产生涡流，导致额外的电能损耗，且会使铁芯温度升高，具有严重的安全隐患。该零序电流互感装置中，铁芯由相互绝缘的钢片堆叠而成，由于铁芯中涡流所在的平面垂直于铁芯中磁场的方向，故钢片之间的绝缘层相当于将涡流平面截断，分成了一个个小平面，而小平面中的磁通量变化相对于之前的大平面就小了很多，同时绝缘层相当于增大了整个铁芯的电阻率，使涡流的强度很弱，大大降低了涡流的热效应。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的零序电流互感装置的结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的第一铁芯和第二铁芯闭合时的结构示意图；

图3是本发明第一实施例提供的第一铁芯和第二铁芯打开时的结构示意图；

图4是本发明第二实施例提供的零序电流互感装置的结构示意图；

图5是本发明第二实施例提供的第一铁芯和第二铁芯闭合时的结构示意图；

图6是本发明第二实施例提供的第一铁芯和第二铁芯打开时的结构示意图。

1、第一铁芯；11、第一钢片；111、第一端；112、第二端；12、第一对接端；13、第二对接端；2、第二铁芯；21、第二钢片；211、第三端；212、第四端；22、第三对接端；23、第四对接端；3、第一螺栓；31、第一螺母；4、第二螺栓；41、第二螺母；5、第一通孔；6、第一外壳；7、第二外壳；8、传导件；9、第二通孔。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

第一实施例

本实施例提供了一种零序电流互感装置。如图1-图3所示，该零序电流互感装置包括第一铁芯1和第二铁芯2，第一铁芯1由相互绝缘的多个第一钢片11堆叠而成，第二铁芯2由相互绝缘的多个第二钢片21堆叠而成，且第一钢片11的数量与第二钢片21的数量相等。第一铁芯1和第二铁芯2首尾依次可拆卸连接以形成环形结构，且环形结构中，第一钢片11和第二钢片21一一对应抵接，且该环形结构的大小应能保证可以同时穿过三根相线。

传统的零序电流互感装置中的铁芯为闭合的环形，在使用时需要断开电路，然后将三根相线穿过铁芯中间的环形结构后，再接通电路，这样操作给安装及拆卸都带来了极大的不便，且频繁断电也会降低用户的用电体验，容易导致投诉。该零序电流互感装置将传统的闭合铁芯拆分成第一铁芯1和第二铁芯2，且第一铁芯1和第二铁芯2可拆卸连接以形成环形结构。在使用时，将三根相线置于环形结构后将第一铁芯1和第二铁芯2闭合，即为一个完整的铁芯。使用结束后，只需拆开第一铁芯1和第二铁芯2即可完成拆卸，不需要断电，节省人力、物力、财力。

而传统铁芯在使用时，若存在零序电流，则铁芯中会产生交变磁场，此时在铁芯中垂直于磁场方向的平面上会产生感应电流，即涡流。由于铁芯的存在，交变磁场大部分被束缚在铁芯范围内，即交变磁场的方向是与铁芯的轴向方向一致，则涡流存在于垂直于铁芯轴向的平面内。该零序电流互感装置的第一铁芯1的多个第一钢片11相互绝缘，第二铁芯2的多个第二钢片21相互绝缘，相当于将涡流所在的平面分成了一个个小平面，则通过每一个小平面的磁通量的变化比之前的整个平面大大减小。同时将第一铁芯1或第二铁芯2看作一个整体，由于第一钢片11之间相互绝缘，第二钢片21之间相互绝缘，在涡流的方向上相当于增大了第一铁芯1和第二铁芯2的电阻率，使涡流强度减弱，大大降低了涡流的热效应。

进一步地，多个第一钢片11中，奇数层的第一钢片11的第一端111伸出偶数层的第一钢片11外，以形成第一对接端12，偶数层的第一钢片11的第二端112伸出奇数层的第一钢片11外，以形成第二对接端13；多个第二钢片21中，偶数层的第二钢片21的第三端211伸出奇数层的第二钢片21外，以形成第三对接端22，奇数层的第二钢片21的第四端212伸出偶数层的第二钢片21外，以形成第四对接端23；第一对接端12能与第三对接端22插接，第二对接端13能与第四对接端23插接。

若铁心对接面都是平面，运行时间长容易生锈腐蚀，导致铁心接触不良，使磁通力不足，导致感应精度及可靠性下降。将第一铁芯1的多个第一钢片11交错设置，同时第二铁芯2的多个第二钢片21对应设置，使第一铁芯1和第二铁芯2的第一钢片11和第二钢片21对插，组成完整的磁路，保证感应精度。

优选地，相邻的两个第一钢片11之间设置有第一绝缘层，相邻的两个第二钢片21之间设置有第二绝缘层。

为了保证多个第一钢片11之间的绝缘性和多个第二钢片21之间的绝缘性，相邻钢片之间需要设置较薄的绝缘层，保证绝缘的同时不会阻磁。

其中，第一铁芯1和第二铁芯2周圈绕有线圈。

第一铁芯1和第二铁芯2周围的线圈在铁芯中存在交变磁场时会产生感应电流，根据线圈的匝数和感应电流的大小即可算出三相电路中零序电流的大小，数据准确，测量速度快。

优选地，线圈由环氧树脂材料封装制成。

环氧树脂绝缘性良好，化学性质稳定，力学性能优良，保证了线圈的使用寿命，提高了该零序电流互感装置的安全性。

优选地，该零序电流互感装置还包括绝缘的第一外壳6和第二外壳7，第一外壳6包覆在第一铁芯1的外侧，第二外壳7包覆在第二铁芯2的外侧。

将第一铁芯1和第二铁芯2分别有第一外壳6和第二外壳7包覆，取放都较为方便，且美化外观，提高市场竞争力。

可以理解的是，第一外壳6和第二外壳7均设置有传导件8，传导件8贯穿第一外壳6和第二外壳7，传导件8位于第一外壳6和第二外壳7的内部的一端与线圈连接，传导件8位于第一外壳6和第二外壳7外部的一端用于连接外部电路。

线圈最终需要和外部电路连接，由于第一外壳6和第二外壳7绝缘的缘故，需要贯穿第一外壳6和第二外壳7的传导件8对线圈和外部电路进行连通。

优选地，传导件8可以是螺栓和螺母，为避免重复，此处命名为第三螺栓和第三螺母。

在其他实施例中，传导件8可以仅仅是一个螺钉，只要其导电且可在贯穿第一外壳6和第二外壳7后固定于第一外壳6和第二外壳7之上即可。

进一步地，第一外壳6和/或第二外壳7上设置有安装件，安装件用于将该零序电流互感装置固定于指定位置。

该零序电流互感装置在使用时需要设置安装件以保证稳定，此安装件既可以在第一外壳6和第二外壳7上均设置，也可以仅在第一外壳6或第二外壳7上设置，只要能将该零序电流互感装置稳定安装在高压开关柜中即可。

优选地，第一钢片11和第二钢片21均由硅钢制成。

硅钢具有导磁率高、矫顽力低、电阻系数大等特性，既保证了高磁通，又降低了涡流的强度。且硅钢中有害杂质含量越低越好，并要求板型平整，表面质量好。

第二实施例

本实施例提供了一种零序电流互感装置，其在第一实施例的基础上，增加了第一铁芯1和第二铁芯2的锁定机构。

如图4-图6所示，为了保证第一铁芯1和第二铁芯2闭合形成环形结构后整个装置的稳定，零序电流互感装置还包括绝缘的第一螺栓3、第一螺母31、第二螺栓4及第二螺母41，第一端111和第三端211均设置有同心的第一通孔5，第一螺栓3穿过第一端111和第三端211的第一通孔5后与第一螺母31螺纹连接；第二端112和第四端212均设置有同心的第二通孔9，第二螺栓4穿过第二端112和第四端212的第二通孔9后与第二螺母41螺纹连接。

第一铁芯1和第二铁芯2闭合后并不稳定，极易脱开，浪费时间且可能发生危险。利用第一螺栓3和第一螺母31将第一对接端12和第三对接端22固定，利用第二螺栓4和第二螺母41将第二对接端13和第四对接端23固定，保证了整个零序电流互感装置的稳定。

可以理解的是，锁定机构也可以是设置于第一外壳6上的第一凸耳和设置于第二外壳7上的第二凸耳，第一凸耳和第二凸耳也可以将第一铁芯1和第二铁芯2固定。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种零序电流互感装置，其特征在于，包括：

第一铁芯(1)，所述第一铁芯(1)由相互绝缘的多个第一钢片(11)堆叠而成；

第二铁芯(2)，所述第二铁芯(2)由相互绝缘的多个第二钢片(21)堆叠而成，所述第二钢片(21)的数量与所述第一铁芯(1)数量相等，所述第一铁芯(1)和所述第二铁芯(2)首尾依次可拆卸连接以形成环形结构，且所述环形结构中，所述第一钢片(11)和所述第二钢片(21)一一对应抵接。

2.根据权利要求1所述的零序电流互感装置，其特征在于，多个所述第一钢片(11)中，奇数层的所述第一钢片(11)的第一端(111)伸出偶数层的所述第一钢片(11)外，以形成第一对接端(12)，所述偶数层的所述第一钢片(11)的第二端(112)伸出所述奇数层的所述第一钢片(11)外，以形成第二对接端(13)；

多个所述第二钢片(21)中，所述偶数层的所述第二钢片(21)的第三端(211)伸出所述奇数层的所述第二钢片(21)外，以形成第三对接端(22)，所述奇数层的所述第二钢片(21)的第四端(212)伸出所述偶数层的所述第二钢片(21)外，以形成第四对接端(23)；

所述第一对接端(12)能与所述第三对接端(22)插接，所述第二对接端(13)能与所述第四对接端插接(23)。

3.根据权利要求1所述的零序电流互感装置，其特征在于，相邻的两个所述第一钢片(11)之间设置有第一绝缘层，相邻的两个所述第二钢片(21)之间设置有第二绝缘层。

4.根据权利要求2所述的零序电流互感装置，其特征在于，所述零序电流互感装置还包括绝缘的第一螺栓(3)、第一螺母(31)、第二螺栓(4)及第二螺母(41)，所述第一端(111)和所述第三端(211)均设置有同心的第一通孔(5)，所述第一螺栓(3)穿过所述第一端(111)和所述第三端(211)的所述第一通孔(5)后与所述第一螺母(31)螺纹连接；所述第二端(112)和所述第四端(212)均设置有同心的第二通孔(9)，所述第二螺栓(4)穿过所述第二端(112)和所述第四端(212)的所述第二通孔(9)后与所述第二螺母(41)螺纹连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的零序电流互感装置，其特征在于，所述第一铁芯(1)和所述第二铁芯(2)周圈绕有线圈。

6.根据权利要求5所述的零序电流互感装置，其特征在于，所述线圈由环氧树脂材料封装制成。

7.根据权利要求5所述的零序电流互感装置，其特征在于，所述零序电流互感装置还包括绝缘的第一外壳(6)和第二外壳(7)，所述第一外壳(6)包覆在所述第一铁芯(1)的外侧，所述第二外壳(7)包覆在所述第二铁芯(2)的外侧。

8.根据权利要求7所述的零序电流互感装置，其特征在于，所述第一外壳(6)和所述第二外壳(7)均设置有传导件(8)，所述传导件(8)贯穿所述第一外壳(6)和所述第二外壳(7)，所述传导件(8)位于所述第一外壳(6)和所述第二外壳(7)的内部的一端与所述线圈连接，所述传导件(8)位于所述第一外壳(6)和所述第二外壳(7)外部的一端用于连接外部电路。

9.根据权利要求7所述的零序电流互感装置，其特征在于，所述第一外壳(6)和/或所述第二外壳(7)上设置有安装件，所述安装件用于将所述零序电流互感装置固定于指定位置。

10.根据权利要求1所述的零序电流互感装置，其特征在于，所述第一钢片(11)和所述第二钢片(21)均由硅钢制成。

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