CN113130195A - 电压互感器和电力机车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压互感器和电力机车，涉及变压器技术领域，用于解决初级绕组的负端和次级绕组的负端不在同一电位上，初级绕组的负端和次级绕组的负端之间存在电位差，当发生例如初级绕组和次级绕组之间的绝缘失效的故障时，初级绕组向次级绕组放电，导致与次级绕组连接的测量仪表烧毁，引发人身安全隐患的问题。该电压互感器包括初级绕组、次级绕组、第一铁芯柱和第二铁芯柱，第一铁芯柱和第二铁芯柱相连，初级绕组缠绕在第一铁芯柱外，次级绕组缠绕在第二铁芯柱外，初级绕组的负端与次级绕组的负端连接。本发明提供的电压互感器，避免了初级绕组向次级绕组放电，进而避免了与次级绕组连接的测量仪表被烧毁，消除了人身安全隐患。

Description

电压互感器和电力机车

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种电压互感器和电力机车。

背景技术

电力机车通常在车顶上设置有受电弓，受电弓与接触网抵接。接触网为高压交流电网，通常通过电压互感器将高压交流电网的电压变低后，间接对接触网的电功、电压等参数进行测量。

电压互感器通常包括初级绕组和次级绕组，初级绕组的匝数大于次级绕组的匝数，初级绕组与接触网连接，次级绕组与测量仪表连接，测量仪表用于对接触网的电功、电压等参数进行测量。

然而，初级绕组的负端和次级绕组的负端不在同一电位上，初级绕组的负端和次级绕组的负端之间存在电位差，当发生例如初级绕组和次级绕组之间的绝缘失效的故障时，初级绕组向次级绕组放电，导致与次级绕组连接的测量仪表烧毁，引发人身安全隐患。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种电压互感器和电力机车，以解决初级绕组的负端和次级绕组的负端不在同一电位上，初级绕组的负端和次级绕组的负端之间存在电位差，当发生例如初级绕组和次级绕组之间的绝缘失效的故障时，初级绕组向次级绕组放电，导致与次级绕组连接的测量仪表烧毁，引发人身安全隐患的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例一方面提供一种电压互感器，其包括初级绕组、次级绕组、第一铁芯柱和第二铁芯柱，第一铁芯柱和第二铁芯柱相连，初级绕组缠绕在第一铁芯柱外，次级绕组缠绕在第二铁芯柱外，初级绕组的匝数大于次级绕组的匝数，初级绕组的负端与次级绕组的负端连接。

与现有技术相比，本发明实施例提供的电压互感器具有如下优点：

在本发明实施例提供的电压互感器中，通过将初级绕组的负端和次级绕组的负端连接，使得初级绕组的负端和次级绕组的负端处于同一电位，消除了初级绕组的负端和次级绕组的负端之间的电位差，当发生例如初级绕组和次级绕组之间的绝缘失效的故障时，避免了初级绕组向次级绕组放电，进而避免了与次级绕组连接的测量仪表被烧毁，消除了人身安全隐患。相比初级绕组的负端和次级绕组的负端处于不同电位，初级绕组的负端和次级绕组的负端存在电位差，本发明实施例的电压互感器，初级绕组的负端和次级绕组的负端处于同一电位，初级绕组的负端和次级绕组的负端的电位差为零，即使发生例如初级绕组和次级绕组之间的绝缘失效的故障，也能避免初级绕组向次级绕组放电，保证与次级绕组连接的测量仪表正常使用，电力互感器的使用安全度高。

作为本发明实施例电压互感器的一种改进，电压互感器还包括连接板，连接板同时与初级绕组的负端和次级绕组的负端连接。

作为本发明实施例电压互感器的一种改进，连接板上设置有第一连接孔和第二连接孔；电压互感器包括第一端子和第二端子，第一端子与初级绕组的负端连接，第一端子安装在第一连接孔中，第二端子与次级绕组的负端连接，第二端子安装在第二连接孔。

作为本发明实施例电压互感器的一种改进，连接板为U形板，第一连接孔和第二连接孔分别设置在U形板的两个相对的侧板上。

作为本发明实施例电压互感器的一种改进，初级绕组和次级绕组之间设置有静电屏，静电屏与大地连接。

作为本发明实施例电压互感器的一种改进，电压互感器还包括接地端子，初级绕组的负端与接地端子连接。

作为本发明实施例电压互感器的一种改进，电压互感器还包括连接片，连接片同时与初级绕组的负端和接地端子连接。

作为本发明实施例电压互感器的一种改进，连接片上设置有第三连接孔和第四连接孔；电压互感器包括第一端子，第一端子与初级绕组的负端连接，第一端子安装在第三连接孔中；接地端子安装在第四连接孔中。

本发明实施例另一方面提供一种电力机车，电力机车上安装有上述技术方案中任一项的电压互感器，初级绕组与接触网连接，次级绕组与测量仪表连接。

作为本发明实施例电力机车的一种改进，测量仪表为网压表或者电度表。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的电压互感器和电力机车所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中电压互感器的原理图；

图2为本发明实施例提供的电压互感器的原理图；

图3为本发明实施例提供的电压互感器的第一个结构示意图；

图4为图3中电压互感器的侧视图；

图5为本发明实施例提供的电压互感器的第二个结构示意图；

图6为本发明实施例中连接板的剖视图；

图7为本发明实施例中连接板的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的电压互感器的第三个结构示意图。

附图标记说明：

10：初级绕组；

11：静电屏；

12：绝缘筒；

13：压板；

14：角环；

20：次级绕组；

30：连接板；

31：第一连接孔；

32：第二连接孔；

33：侧板；

34：底板；

40：第一端子；

50：第二端子；

60：第三端子；

70：第四端子；

80：接地端子；

90：连接片。

具体实施方式

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

电力机车(electric locomotive)是指由电动机驱动车轮的机车。电力机车所需电能由电气化铁路供电系统的接触网或第三轨供给。由接触网提供电能的电力机车，通常通过受电弓接入到接触网。受电弓通常设置在电力机车的车顶。

如图1所示，电力机车的车顶上还设置有电压互感器，电压互感器通常包括初级绕组10、次级绕组20以及铁芯，铁芯包括相连的两个铁芯柱，初级绕组10缠绕在其中一个铁芯柱上，次级绕组20缠绕在另一个铁芯柱上。

受电弓升弓后，初级绕组10与接触网连接。接触网为高压交流电网，与接触网连通的初级绕组10上流有交流电，交流电建立磁势，磁势使得相连的两个铁芯柱中产生交变主磁通，交变主磁通使得次级绕组20上产生电磁感应电压。

初级绕组10的匝数大于次级绕组20的匝数，电压互感器能够降压，次级绕组20与测量仪表连接，测量仪表对接触网的电功、电压等参数进行测量。测量仪表通常为网压表或者电度表，网压表用于测量接触网的电压，电度表用于测量接触网供给电力机车的电功。

由于接触网同时与多个电力机车连接，多个电力接车都将自身的高次谐波电压叠加到接触网中，接触网中的高次谐波电压会使得任一电力机车上的初级绕组10的电压变大。初级绕组10和次级绕组20之间形成电容，初级绕组10的负端和次级绕组20的负端不在同一电位，初级绕组10的负端和次级绕组20的负端之间存在电位差，而与初级绕组10的负端连接的端子位置通常绝缘较弱，且初级绕组10和次级绕组20本身存在电磁气隙，当发生例如初级绕组10和次级绕组20之间的绝缘失效的故障时，初级绕组10向次级绕组20放电，次级绕组20上的电压变大，与次级绕组20连接的测量仪表被烧毁，引发人身安全隐患。

为了解决接触网中的高次谐波电压使得任一电力机车上的初级绕组10的电压变大，初级绕组10的负端和次级绕组20的负端不在同一电位，初级绕组10的负端和次级绕组20的负端之间存在电位差，导致初级绕组10向次级绕组20放电，次级绕组20上的电压变大，与次级绕组20连接的测量仪表被烧毁，引发人身安全隐患的问题。本发明实施例提供一种电压互感器，通过将初级绕组10的负端与次级绕组20的负端连接，使得初级绕组10的负端和次级绕组20的负端处于同一电位，避免初级绕组10的负端和次级绕组20的负端之间存在电位差，进而保证与次级绕组20连接的测量仪表可靠工作，消除人身安全隐患。

本发明实施例的电压互感器，其包括第一铁芯柱和第二铁芯柱，第一铁芯柱和第二铁芯柱相连。在一个可能的实施方式中，电压互感器还包括两个横片，各横片同时与两个铁芯柱连接，横片能够使得两个铁芯柱相连。

如图2所示，本发明实施例的电压互感器还包括初级绕组10和次级绕组20，初级绕组10缠绕在第一铁芯柱外，次级绕组20缠绕在第二铁芯柱外。铁芯柱能够形成偶合磁通的磁路，提高电压互感器的工作效率。初级绕组10的匝数大于次级绕组20的匝数，初级绕组10的电压大于次级绕组20的电压。

本发明实施例的电压互感器，初级绕组10的负端与次级绕组20的负端连接，初级绕组10的负端与次级绕组20的负端之间可以通过导线连接。

如图3、图4和图5所示的实施方式中，电压互感器还包括连接板30，连接板30同时与初级绕组10的负端和次级绕组20的负端连接，连接板30为导体，连接板30的材质例如可以铜、银或者铝。通过连接板30将初级绕组10的负端和次级绕组20的负端连接，能够使得初级绕组10的负端和次级绕组20的负端可靠连接。连接板30与初级绕组10的负端例如可以是焊接连接，连接板30与次级绕组20的负端例如可以是焊接连接。

如图2、图3、图4和图5所示，电压互感器包括第一端子40、第二端子50、第三端子60及第四端子70，第一端子40与初级绕组10的负端例如通过焊接连接，第二端子50与次级绕组20的负端例如通过焊接连接，第三端子60与初级绕组10的正端例如通过焊接连接，第四端子70与次级绕组20的正端例如通过焊接连接。

如图6和图7所示，连接板30上设置有第一连接孔31和第二连接孔32，第一端子40安装在第一连接孔31中，第二端子50安装在第二连接孔32。通过安装在第一连接孔31中的第一端子40，能够使得初级绕组10的负端与连接板30连接，通过安装在第二连接孔32中的第二端子50，能够使得次级绕组20的负端与连接板30连接。

在一种可能的实施方式中，第一端子40上设置有外螺纹，第一端子40上安装有第一螺母，第一螺母抵接在连接板30的端面上。第二端子50上设置有外螺纹，第二端子50上安装有第二螺母，第二螺母抵接在连接板30的端面上。

在另一种可能的实施方式中，第一端子40安装在连接板30的第一连接孔31中，第一端子40和第一连接孔31的孔壁焊接连接。第二端子50安装在连接板30的第二连接孔32中，第二端子50和第二连接孔32的孔壁焊接连接。

如图6和图7所示，连接板30为U形板，U形板包括底板34和两个侧板33，两个侧板33分别与底板34的两端相连。第一连接孔31和第二连接孔32分别设置在U形板的两个相对的侧板33上。连接板30为U形板，能够方便连接板30同时与初级绕组10的负端和次级绕组20的负端连接。

如图8所示，初级绕组10和次级绕组20之间设置有静电屏11，静电屏11与大地连接，静电屏11例如可以是紫铜板。静电屏11能够在初级绕组10对次级绕组20防电时，将初级绕组10上的电荷导向大地，进而避免与次级绕组20连接的测量仪器被烧毁，消除人身安全隐患。

本发明实施例的电压互感器，初级绕组10和次级绕组20之间设置有静电屏11，且初级绕组10的负端和次级绕组20的负端连接，当静电屏11失效时，初级绕组10的负端和次级绕组20的负端连接，能够使得初级绕组10上的电荷导向大地，避免与次级绕组20连接的测量仪表被烧毁，消除人身安全隐患。

如图8所示，本发明实施例的电压互感器还包括绝缘筒12、压板13和角环14。角环14能够延长初级绕组10和次级绕组20的爬电距离。压板14能够起到保护作用，防止误操作。绝缘筒12能够起到绝缘作用。

如图2、图3和图5所示，电压互感器还包括接地端子80，初级绕组10的负端与接地端子80连接，以保证电压互感器的使用安全。

如图3和图5所示，电压互感器还包括连接片90，连接片90例如可以是扁铜线，连接片90同时与初级绕组10的负端和接地端子80连接。连接片90能够使得初级绕组10的负端与大地可靠连接，保证电压互感器的使用安全。

在一种可能的实施方式中，连接片90上设置有第三连接孔和第四连接孔，第一端子40安装在第三连接孔中，接地端子80安装在第四连接孔中。通过穿装在第三连接孔中的第一端子40，能够使得初级绕组10的负端与连接片90连接，通过穿装在第四连接孔中的接地端子80，能够使得接地端子80与连接片90连接。

在一种可能的实施方式中，第一端子40安装在连接片90的第三连接孔中，同时，第一端子40穿装在连接板30的第一连接孔31中，第一端子40上设置有外螺纹，第一端子40上安装有第一螺母，第一螺母抵接在连接板30的端面上，连接片90位于连接板30背离螺母的一侧。接地端子80上设置有外螺纹，接地端子80上安装有第三螺母，第三螺母抵接在连接片90的端面上。

在一种可能的实施方式中，第一端子40安装在连接片90的第三连接孔中，同时，第一端子40安装在连接板30的第一连接孔31中，第一端子40和第三连接孔的孔壁焊接连接，且第一端子40和第一连接孔31的孔壁焊接连接。接地端子80穿装在连接片90的第四连接孔中，接地端子80和第四连接孔的孔壁焊接连接。

本发明实施例的电压互感器还包括油箱，初级绕组10和次级绕组20位于油箱内，油箱中的变压器油能够达到散热作用和绝缘作用。

本发明实施例还提供一种电力机车，电力机车上安装有上述任一实施方式的电压互感器。电压互感器的初级绕组10与接触网连接，接触网的电压值例如为25KV，电压互感器的次级绕组20与测量仪表连接，次级绕组20上感应出的电磁感应电压值例如为100V。电压互感器能够将接触网的电压降低，使得测量仪表对接触网的参数进行测量。测量仪表为网压表或者电度表。网压表用于测量接触网的电压，电度表用于测量接触网供给电力机车的电功。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电压互感器，其特征在于，包括初级绕组、次级绕组、第一铁芯柱和第二铁芯柱，所述第一铁芯柱和所述第二铁芯柱相连，所述初级绕组缠绕在所述第一铁芯柱外，所述次级绕组缠绕在所述第二铁芯柱外，所述初级绕组的匝数大于所述次级绕组的匝数，所述初级绕组的负端与所述次级绕组的负端连接。

2.根据权利要求1所述的电压互感器，其特征在于，所述电压互感器还包括连接板，所述连接板同时与所述初级绕组的负端和所述次级绕组的负端连接。

3.根据权利要求2所述的电压互感器，其特征在于，所述连接板上设置有第一连接孔和第二连接孔；

所述电压互感器包括第一端子和第二端子，所述第一端子与所述初级绕组的负端连接，所述第一端子安装在所述第一连接孔中，所述第二端子与所述次级绕组的负端连接，所述第二端子安装在所述第二连接孔。

4.根据权利要求3所述的电压互感器，其特征在于，所述连接板为U形板，所述第一连接孔和所述第二连接孔分别设置在所述U形板的两个相对的侧板上。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电压互感器，其特征在于，所述初级绕组和所述次级绕组之间设置有静电屏，所述静电屏与大地连接。

6.根据权利要求1-4任一项所述的电压互感器，其特征在于，所述电压互感器还包括接地端子，所述初级绕组的负端与所述接地端子连接。

7.根据权利要求6所述的电压互感器，其特征在于，所述电压互感器还包括连接片，所述连接片同时与所述初级绕组的负端和所述接地端子连接。

8.根据权利要求7所述的电压互感器，其特征在于，所述连接片上设置有第三连接孔和第四连接孔；

所述电压互感器包括第一端子，所述第一端子与所述初级绕组的负端连接，所述第一端子安装在所述第三连接孔中；

所述接地端子安装在所述第四连接孔中。

9.一种电力机车，其特征在于，所述电力机车上安装有权利要求1-8任一项所述的电压互感器，所述初级绕组与接触网连接，所述次级绕组与测量仪表连接。

10.根据权利要求9所述的电力机车，其特征在于，所述测量仪表为网压表或者电度表。

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