CN112992514B - 开口式零序电流互感器及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开口式零序电流互感器及其制作方法。开口式零序电流互感器包括上下相对的两个半环形铁心，半环形铁心的外表面设有包覆层，包覆层包括缓冲层和绝缘防水层，缓冲层为聚氨酯海绵，用于抵消环氧树脂层产生的收缩应力；绝缘防水层设置在缓冲层的外部，用于将缓冲层与环氧树脂层隔开，并且将缓冲层与半环形铁心表面的交接处密封；绝缘防水层与半环形铁心的外表面之间的环空由环氧树脂层封闭。开口式零序电流互感器的制作方法包括在半环形铁心的表面包覆缓冲层和绝缘防水层，最后注射环氧树脂成型的步骤。上述技术方案能够同时兼得缓冲层的缓冲性能和环氧树脂层的绝缘性能，保证最终成型产品的质量。

Description

开口式零序电流互感器及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种开口式零序电流互感器及其制作方法。

背景技术

零序电流互感器可以将一次侧大电流转换成二次侧小电流，主要用于电流的测量以及电力保护系统中，其可分为整体式零序电流互感器和开口式零序电流互感器两种，其中开口式零序电流互感器因不受电缆敷设的限制、安装及更换方便等原因，在电力工程中具有广泛的应用。

现有开口式零序电流互感器一般为穿心式结构，即互感器为环饼式结构，中间设有一定尺寸的供电缆穿过的穿孔，为了在工程使用中方便安装，在生产制造开口式零序电流互感器时已逐步将一体的环饼式结构改为一分为二组装成一体的开口式结构，因此，开口式零序电流互感器的铁心通常包括上、下两个结构相同的半环形铁心，半环形铁心的端面形成铁心切面。

在制作零序电流互感器的过程中，现有技术通常将两个半环形铁心的外表面包覆一定厚度的皱纹绝缘纸，皱纹绝缘纸能够起到绝缘和缓冲的效果而形成绝缘缓冲层，然后将其中一个半环形铁心的绝缘缓冲层外表面缠绕二次绕组，然后分别将两个半环形铁心装入注射模具中，用环氧树脂进行真空注射成型，成型后的半环形注射体中，绝缘缓冲层的两端面与环氧树脂层的端面平齐，铁心切面外露。由于环氧树脂在固化成型过程中有一定的收缩，产生从外向内的收缩应力，为了抵消收缩应力，需要将皱纹绝缘纸缠绕较大的厚度才能起到相应的缓冲作用，但这又会使注射的环氧树脂层厚度变小，导致在脱模过程中环氧树脂层与绝缘缓冲层交界处容易发生开裂，降低零序电流互感器的绝缘性能；若减小绝缘缓冲层的包覆厚度，又会降低绝缘缓冲层的缓冲效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开口式零序电流互感器，以解决现有技术中不易平衡开口式零序电流互感器铁心上环氧树脂层的绝缘性能和缓冲层的缓冲效果的技术问题；本发明的目的还在于提供一种开口式零序电流互感器的制作方法，以解决现有技术中不易平衡开口式零序电流互感器铁心上环氧树脂层的绝缘性能和缓冲层的缓冲效果的技术问题。

为实现上述目的，本发明的开口式零序电流互感器的技术方案是：

开口式零序电流互感器，包括上下相对的两个半环形铁心，半环形铁心的外表面设置有包覆层，包覆层包括：

缓冲层，为聚氨酯海绵，用于抵消环氧树脂层产生的收缩应力；

绝缘防水层，设置在缓冲层的外部，用于将缓冲层与环氧树脂层隔开，并且将缓冲层与半环形铁心表面的交接处密封；

环氧树脂层，环氧树脂层设置在绝缘防水层外部，且环氧树脂层的端部延伸至绝缘防水层的端部之外。

有益效果：半环形铁心上设有缓冲层，能够抵消环氧树脂在固化时产生的收缩应力，防止环氧树脂层开裂；另外，缓冲层采用聚氨酯海绵，弹性好，设置较小的厚度便能达到较大的缓冲效果，从而能够减小缓冲层的厚度，也即变相增加了环氧树脂层的厚度，进一步减小了环氧树脂层开裂的可能性，保证其绝缘性能；同时，由于聚氨酯海绵有吸湿性，设置绝缘防水层，一方面能起到绝缘效果，另一方面能够在制作开口式零序电流互感器的过程中将液态环氧树脂与缓冲层隔开，防止缓冲层吸收液态环氧树脂，保证缓冲层的缓冲效果，同时还能隔绝外部湿气，防止缓冲层受潮，从而既能保证环氧树脂层的绝缘性能，又能保证缓冲层的缓冲效果，两者能够兼得。

进一步地，所述绝缘防水层包括分体设置在缓冲层背向半环形铁心表面上的绝缘层和设置在缓冲层与半环形铁心表面的交接处的弹性密封层，绝缘层和弹性密封层均防水，弹性密封层将缓冲层与半环形铁心表面的交接处密封。

有益效果：绝缘防水层采用分体式结构，便于操作，同时也可以将两种包覆层使用不同的材料，相应的便能够节约制造成本。

进一步地，所述绝缘层的外部间隔套设有用于紧固缓冲层和绝缘层的箍套。

有益效果：箍套能够紧固缓冲层和绝缘层，避免缓冲层在成型时鼓气，保证缓冲层的稳定性。

进一步地，所述弹性密封层为室温硅橡胶。

有益效果：室温硅橡胶遇空气即可硫化成弹性体，使用方便，在很宽的温度范围内都能保持良好的弹性。

本发明的开口式零序电流互感器的制作方法的技术方案是：

开口式零序电流互感器的制作方法包括在半环形铁心的表面设置包覆层的步骤，设置包覆层的步骤包括：

步骤一、在半环形铁心的表面包覆缓冲层，缓冲层由聚氨酯海绵制成；

步骤二、在缓冲层的外部设置绝缘防水层，以将缓冲层与液态环氧树脂隔开，并且将缓冲层与半环形铁心外表面的交接处密封；

步骤三、将包覆有缓冲层和绝缘防水层的半环形铁心放入模具中注射环氧树脂成型。

有益效果：在半环形铁心上设有缓冲层，能够抵消环氧树脂在固化时产生的收缩应力，防止环氧树脂层开裂；另外，缓冲层采用聚氨酯海绵，弹性好，设置较小的厚度便能达到较大的缓冲效果，从而能够减小缓冲层的厚度，也即变相增加了环氧树脂层的厚度，进一步减小了环氧树脂层开裂的可能性，保证其绝缘性能；同时，由于聚氨酯海绵有吸湿性，设置绝缘防水层，一方面能起到绝缘效果，另一方面能够在制作开口式零序电流互感器的过程中将液态环氧树脂与缓冲层隔开，防止缓冲层吸收液态环氧树脂，保证缓冲层的缓冲效果，同时还能隔绝外部湿气，防止缓冲层受潮，从而既能保证环氧树脂层的绝缘性能，又能保证缓冲层的缓冲效果，两者能够兼得，保证最终成型出的开口式零序电流互感器的质量。

进一步地，所述绝缘防水层包括设置在缓冲层背向半环形铁心表面上的绝缘层和设置在缓冲层与半环形铁心表面的交接处的弹性密封层，绝缘层和弹性密封层分开设置且绝缘层和弹性密封层均防水，弹性密封层将缓冲层与半环形铁心表面的交接处密封。

有益效果：绝缘防水层采用分体式结构，便于操作，同时也可以将两种包覆层使用不同的材料，相应的便能够节约制造成本。

进一步地，用弹性密封层将缓冲层的两端部包覆，弹性密封层的厚度为缓冲层的厚度与覆盖在缓冲层上的弹性密封层的厚度之和。

有益效果：保证对缓冲层与半环形铁心交界处的密封，避免缓冲层受潮而影响缓冲效果，提高产品的稳定性。

进一步地，在缓冲层上设置绝缘层之后，在绝缘层的外周面上套设箍套以将绝缘层和缓冲层紧固。

有益效果：箍套能够紧固绝缘层和缓冲层，避免缓冲层在成型时鼓气，保证缓冲层的稳定性

进一步地，在步骤三之前，将半环形铁心的铁心切面用绝缘纸防护，并使用箍套将绝缘纸紧固。

有益效果：采用绝缘纸对铁心切面进行防护，能够有效保护铁心切面的质量，提高成型产品的合格率。

进一步地，所述弹性密封层为室温硅橡胶。

有益效果：室温硅橡胶遇空气即可硫化成弹性体，使用方便，在很宽的温度范围内都能保持良好的弹性。

附图说明

图1为本发明中半环形铁心表面包覆层的布置示意图；

图2为本发明的开口式零序电流互感器成型后未修整前的剖面示意图；

图3为本发明的开口式零序电流互感器的外形示意图。

附图标记说明：1-半环形铁心，2-缓冲层用硅胶套，3-缓冲层，4-弹性密封层，5-绝缘纸用硅胶套，6-绝缘纸，7-二次漆包线，8-上二次绕组，9-下二次绕组，10-环氧树脂层，11-铁心切面，12-螺栓，13-螺母，14-绝缘层。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的开口式零序电流互感器的具体实施例：

如图1、图2和图3所示，开口式零序电流互感器包括上下两个结构相同的半环形铁心1，半环形铁心1的端面为铁心切面。每个半环形铁心1的外表面均设有包覆层，包覆层包括包覆在半环形铁心外表面的缓冲层3、设置在缓冲层3外部的绝缘防水层和将绝缘防水层与半环形铁心外表面的交接处封闭的环氧树脂层10。

其中，缓冲层3为聚氨酯海绵，聚氨酯海绵的孔隙大，抗拉伸性能强，并且弹性好，包覆较小的厚度便能起到较大的缓冲效果。绝缘防水层包括设置在缓冲层3外部的绝缘层14，绝缘层14的两端面与缓冲层3的两端面平齐。本实施例中，绝缘层14为电工胶带，电工胶带主要起绝缘作用，同时还具有防水作用，能够在开口式零序电流互感器制作过程中将缓冲层3与液态的环氧树脂隔开，防止聚氨酯海绵吸收液态的环氧树脂而影响自身的弹性性能。为了避免缓冲层3在成型时鼓气而造成表面开裂现象的发生，在上侧的半环形铁心上的绝缘层14的外表面等间距的套设有多个用于紧固绝缘层14和缓冲层3的箍套以保证绝缘层和缓冲层的稳定性。本实施例中，该箍套为缓冲层用硅胶套2，具有弹性。下侧的半环形铁心的绝缘层的外表面上缠绕有二次漆包线7而不用设置箍套。绝缘防水层还包括弹性密封层4，弹性密封层4也防水，其分别设置在缓冲层3的两端，用于将半环形铁心外表面与缓冲层3的交接处进行密封。本实施例中，弹性密封层4为室温硫化硅橡胶，室温硅橡胶遇空气即可硫化成弹性体，使用方便，在很宽的温度范围内都能保持良好的弹性。室温硫化硅橡胶完全将缓冲层的两端包裹住不留缝隙，此时弹性密封层4的厚度为缓冲层3的厚度与设置在缓冲层3上的弹性密封层的厚度之和，从而保证湿气不能进入到缓冲层中被聚氨酯海绵吸收。

环氧树脂层10注射在绝缘层14和弹性密封层4的外部，且环氧树脂层10的端部延伸至弹性密封层的端部之外以将绝缘层和弹性密封层均包覆住，铁心切面11露出环氧树脂层10外并与环氧树脂层10的端面平行。在上、下两个半环形铁心上的环氧树脂层10的外部均安装有外壳，上下两外壳通过螺栓12和螺母13固定连接在一起。

在制作开口式零序电流互感器时，采用绝缘纸6对铁心切面11进行防护，并采用绝缘纸用硅胶套5将绝缘纸6紧固，待注射的环氧树脂成型后，将环氧树脂层10端面以下的绝缘纸切开取下，此时仍有部分绝缘纸处于半环形铁心的外表面，该部分绝缘纸被绝缘纸用硅胶套5紧固，绝缘纸用硅胶套5的外表面被环氧树脂层10包覆。

由于缓冲层采用聚氨酯海绵，其设置较小的厚度便能起到较大的缓冲效果，因此便能使环氧树脂层的注射厚度变大，从而不容易开裂；另外，在绝缘层的隔绝作用下，制作开口式零序电流互感器时，液态的环氧树脂不会被聚氨酯海绵吸收，从而保证聚氨酯海绵的弹性性能，能够抵消环氧树脂固化时产生的收缩应力，避免环氧树脂开裂；同时，在弹性密封层的密封下，外界的湿气不会进入到聚氨酯海绵中而被其吸收，从而进一步保证聚氨酯海绵的缓冲效果，同时，弹性密封层也有一定的弹性，也能起到缓冲作用，防止弹性密封层外部的环氧树脂层开裂，保证最终成型产品的质量，使缓冲层的缓冲性能和环氧树脂层的绝缘性能能够同时兼顾。

其他实施例中，绝缘层和弹性密封层也可以一体设置，即使用相同的材料。

其他实施例中，在绝缘层的外部也可以不设置箍套，而是缠绕绑线以防止缓冲层在成型时鼓气。

其他实施例中，弹性密封层也可以采用高温硫化硅橡胶，绝缘层可以由自粘型橡胶带和聚脂薄膜配合使用形成，使用时，先将自粘型橡胶带半叠缠绕，然后缠绕一层聚脂薄膜。

本发明的开口式零序电流互感器的制作方法的具体实施例：

如图1、图2和图3所示，开口式零序电流互感器的制作方法包括以下步骤：

步骤一、将打磨处理过的半环形铁心1的外表面包覆一层缓冲层，缓冲层的厚度为2mm~3mm，距离铁心切面20mm~30mm的部分留出，不进行包覆。缓冲层采用具有孔隙的弹性材料，本实施例中，缓冲层采用聚氨酯海绵，聚氨酯海绵的孔隙大，抗拉伸性能强，并且弹性好，包覆较小的厚度便能起到较大的缓冲效果。

步骤二、在缓冲层背向半环形铁心1的外表面包覆一层绝缘层，并使绝缘层的两端面与缓冲层的两端面平齐。本实施例中，绝缘层采用电工胶带，具有绝缘和防水性能。

步骤三、在步骤一和步骤二中形成的缓冲层和绝缘层两端与裸露的半环形铁心的交界部分周圈设置弹性密封层4，弹性密封层能将该部位密封，具有防水性能。弹性密封层与绝缘层形成绝缘防水层。本实施例中，弹性密封层4采用室温硫化硅橡胶，室温硅橡胶遇空气即可硫化成弹性体，使用方便，在很宽的温度范围内都能保持良好的弹性。室温硫化硅橡胶的涂抹宽度为10mm~20mm，其中约5mm宽度的室温硫化胶涂覆在缓冲层外边面，厚度约1mm~2mm，将缓冲层的端部覆盖密封，剩余宽度的室温硫化硅橡胶涂覆在半环形铁心的外表面，厚度为缓冲层的厚度与缓冲层外边面涂覆的室温硫化硅橡胶的厚度之和，待室温硫化硅橡胶完全硫化后，在下部的半环形铁心上的绝缘层外表面缠绕二次漆包线7，在上部的半环形铁心上的绝缘层14外表面等间距设置缓冲层用硅胶套2来对其进行紧固，防止其成型时鼓气变形。

步骤四、在铁心切面11上均匀涂抹防锈油，并用绝缘纸6将铁心切面11包覆以对其防护以保证铁心切面的质量，铁心切面11处的绝缘纸保持平整，同时用绝缘纸用硅胶套5将绝缘纸6进行紧固，绝缘纸用硅胶套的厚度为4mm~6mm。

步骤五、由步骤一至步骤四组成的上二次绕组8和下二次绕组9，分别在150℃~160℃下预热2~3小时，取出后直接进行装模，模具温度设置为140℃~150℃，使用环氧树脂浇注材料9276注射成型，固化温度为140℃，固化时间为5h，自然冷却至室温。环氧树脂层10的端面与绝缘纸用硅胶套5的端面平齐。

步骤六、沿环氧树脂层10的端面用到将该处的绝缘纸6划开取出而露出平整无损的铁心切面，未取出的绝缘纸和绝缘纸用硅胶套5则一同埋于环氧树脂层中。最后通过螺栓12和螺母13将其进行组装，形成开口式零序电流互感器。

步骤一中，聚氨酯海绵作为缓冲层，弹性好，可以设置较小的厚度就能起到很好的缓冲效果，这样一来，注射的环氧树脂层的厚度便能相应增大，能够减小此处的环氧树脂的开裂；另外，即使在环氧树脂固化成型时产生收缩，在聚氨酯海绵的缓冲下也能抵消其产生的收缩应力，防止此处的环氧树脂层开裂。

步骤二中，由于聚氨酯海绵的吸收性能较强，在注射液态的环氧树脂时，绝缘层便能将聚氨酯海绵与液态环氧树脂隔开，避免液态的环氧树脂被聚氨酯海绵吸收而影响聚氨酯海绵的弹性，同时也保证了绝缘强度，有利于提升产品的稳定性。

步骤三中，弹性密封层将缓冲层的两端密封，能够避免外界湿气等不利因素对缓冲层的破坏，影响缓冲层的缓冲效果；同时，弹性密封层也具有一定的弹性，也能够抵消该处环氧树脂层固化时产生的收缩应力，避免该处环氧树脂层开裂，同样有利于提升产品的稳定性。

步骤四中，铁心切面用绝缘纸防护，能够有效保证铁心切面的质量，避免铁心切面被磕碰、出现凹凸不平的情况，能够提高产品的合格率。

步骤五中，装模前对上二次绕组和下二次绕组分别进行预热，能够提高各绕组与环氧树脂的结合程度。

采用本发明的开口式零序电流互感器的制作方法，能够有效保证成型产品的合格率，避免成型过程中环氧树脂层的开裂，提高产品的稳定性，缩短制作周期。

其他实施例中，在缓冲层外部缠绕电工胶带后，在缓冲层不鼓气的情况下，也可以直接在缓冲层的端部涂抹室温硫化硅橡胶，而不设置箍套。

其他实施例中，可直接使用既能绝缘又能防水的材料，将其设置在缓冲层的外部，此时绝缘防水层为一体式结构，绝缘层和弹性密封层使用相同的材料。

其他实施例中，弹性密封层也可以采用高温硫化硅橡胶，绝缘层可以由自粘型橡胶带和聚脂薄膜配合使用形成，使用时，先将自粘型橡胶带半叠缠绕，然后缠绕一层聚脂薄膜。

Claims (8)

1.开口式零序电流互感器，包括上下相对的两个半环形铁心，半环形铁心的外表面设有包覆层，其特征在于，所述包覆层包括：

缓冲层，为聚氨酯海绵，用于抵消环氧树脂层产生的收缩应力；

绝缘防水层，设置在缓冲层的外部，用于将缓冲层与环氧树脂层隔开，并且将缓冲层与半环形铁心表面的交接处密封；所述绝缘防水层包括分体设置在缓冲层背向半环形铁心表面上的绝缘层和设置在缓冲层与半环形铁心表面的交接处的弹性密封层，绝缘层和弹性密封层均防水，弹性密封层将缓冲层与半环形铁心表面的交接处密封；

环氧树脂层，环氧树脂层设置在绝缘防水层外部，且环氧树脂层的端部延伸至绝缘防水层的端部之外。

2.根据权利要求1所述的开口式零序电流互感器，其特征在于：所述绝缘层的外部间隔套设有用于紧固缓冲层和绝缘层的箍套。

3.根据权利要求1或2所述的开口式零序电流互感器，其特征在于：所述弹性密封层为室温硅橡胶。

4.开口式零序电流互感器的制作方法，包括在半环形铁心的表面设置包覆层的步骤，其特征在于，设置包覆层的步骤包括：

步骤一、在半环形铁心的表面包覆缓冲层，缓冲层由聚氨酯海绵制成；

步骤二、在缓冲层的外部设置绝缘防水层，以将缓冲层与液态环氧树脂隔开，并且将缓冲层与半环形铁心外表面的交接处密封；所述绝缘防水层包括设置在缓冲层背向半环形铁心表面上的绝缘层和设置在缓冲层与半环形铁心表面的交接处的弹性密封层，绝缘层和弹性密封层分开设置且绝缘层和弹性密封层均防水，弹性密封层将缓冲层与半环形铁心表面的交接处密封；

步骤三、将包覆有缓冲层和绝缘防水层的半环形铁心放入模具中注射环氧树脂成型。

5.根据权利要求4所述的开口式零序电流互感器的制作方法，其特征在于：用弹性密封层将缓冲层的两端部包覆，弹性密封层的厚度为缓冲层的厚度与覆盖在缓冲层上的弹性密封层的厚度之和。

6.根据权利要求4或5所述的开口式零序电流互感器的制作方法，其特征在于：在缓冲层上设置绝缘层之后，在绝缘层的外周面上套设箍套以将绝缘层和缓冲层紧固。

7.根据权利要求4或5所述开口式零序电流互感器的制作方法，其特征在于：在步骤三之前，将半环形铁心的铁心切面用绝缘纸防护，并使用箍套将绝缘纸紧固。

8.根据权利要求4或5所述的开口式零序电流互感器的制作方法，其特征在于：所述弹性密封层为室温硅橡胶。

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