CN1538181A - 复合型电子式电流电压传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种复合型电子式电流电压传感器，其特征是：电压传感器采用电容分压原理和径向采样的方法，在一次高压导体和接地外壳及支架之间插入中间电极，这样便在一次导体和中间电极、中间电极和接地外壳及支架之间形成两个电容C1和C2，当一次导体带高电压时，从与C2并联的采样电阻两端采到的电压信号的导数与一次电压近似成线性关系。它将电流传感器和电压传感器复合在同一个外壳之中，电流传感器，一次带电导体通过绕有二次线圈的环形绝缘骨架的中心，其两端用绝缘件支撑；二次线圈套装在接地的金属支架上，二次线圈采用Rogowski线圈。这种复合型电子式电流电压传感器，具有体积小、重量轻、测量频带宽，测量线性度好、精度高、数字信号输出等优点。
Description
技术领域：本发明涉及一种新型的高压电器元件，特别是关于一种复合型电子式电流电压传感器，它可用于高电压和大电流的测量以及给继电保护设备提供信号。
背景技术：目前电力系统中，电压和电流的测量以及实施继电保护大多采用传统的电磁式电压互感器和电流互感器。这种互感器都有铁心，测量频带较窄，容易出现磁饱和而引起大的误差，体积较大，非常笨重，输出为模拟信号。还有一种电容式电压互感器，由于它们采用标准电容分压器，而且也是模拟信号输出。随着技术的发展，用户要求电器设备的体积越来越小，智能化、自动化程度越来越高，二次继电保护的数字化也要求电流、电压互感器能够直接提供数字信号。显然，传统的电磁式电压互感器和电流互感器已不再适应技术的发展。
发明内容：本发明的目的是提供一种复合型电子式电流电压传感器，它具有体积小、重量轻、测量频带宽，测量线性度好、精度高、数字信号输出等优点。
本发明的技术方案是：设计一种复合型电子式电流电压传感器，其特征是：电压传感器采用电容分压原理和径向采样的方法，在一次高压导体和接地外壳及支架之间插入中间电极，这样便在一次导体和中间电极、中间电极和接地外壳及支架之间形成两个电容C1和C2，当一次导体带高电压时，从与C2并联的采样电阻两端采到的电压信号的导数与一次电压近似成线性关系。
它将电流传感器和电压传感器复合在同一个外壳之中，电流传感器，一次带电导体通过绕有二次线圈的环形绝缘骨架的中心，其两端用绝缘件支撑；二次线圈套装在接地的金属支架上，二次线圈采用Rogowski线圈。
所述的复合型电子式电流电压传感器由空心线圈、线圈支架、固定件、电极、壳体、密封端子板连接构成，中间电极和两端的屏蔽罩通过绝缘元件、螺栓固定于接地的外壳上，一次带电导体通过两端的绝缘件固定，空心线圈套装在接地的线圈支架的外侧，形成一种电流传感器和电压传感器的复合型结构。
所述的支架通过螺栓与接地的外壳相连，在支架及外壳的内侧有中间电极，一次带电导体与它们支架、外壳、中间电极同轴，形成了电容C1和C2。
所述的整体结构是环形结构。
所述的中间电极沿轴向的长度范围在190～210mm，最佳长度为200mm..
所述的电容C1与C2的比值为1∶150。
所述的屏蔽螺栓的尖角加装有屏蔽罩，屏蔽罩是通过固定件与外壳及支架相连接。
所述的屏蔽罩的圆弧半径的范围在38～45mm，最佳圆弧半径为40mm。
所述的密封端子板与外壳密封连接，密封端子板上固定有屏蔽电缆。
本发明具有以下特点：
1.它采用电流传感器和电压传感器复合在同一个外壳之中，电流传感器，一次带电导体通过绕有二次线圈的环形绝缘骨架的中心，其两端用绝缘件支撑；二次线圈套装在接地的金属支架上，二次线圈采用Rogowski线圈，当一次导体中有电流流过时，它周围产生的磁场会在二次线圈两端感应出电压，这一电压的导数与一次导体中流过电流的大小成正比，且相位一致。无铁芯没有磁饱和现象，测量范围广、线性度好；电压传感器采用电容分压原理，径向采样的方法，在一次高压导体和接地外壳及支架之间插入中间电极，这样便在一次导体和中间电极、中间电极和接地外壳及支架之间形成两个电容C1和C2，当一次导体带高电压时，从与C2并联的采样电阻两端采到的电压信号的导数与一次电压近似成正比关系。它同样使得测量范围广、线性度好，不会产生磁饱和及铁磁共振现象，分压电容为同轴电容器，这种沿径向分布的电容器是充分利用结构设计的特点而形成的电容，结构简单，体积小；电容器主要以压缩SF6气体作为绝缘介质，保证电容值的稳定，从而保证电压传感器高的测量精度，体积小，重量轻，性能价格比高。
2、由于没有磁饱和现象，测量范围广、频带宽，因此同一台设备既可以作为测量用，又可以作为保护用。数字化输出，可以更好地满足测量、继电保护的数字化、智能化的要求。
3、密封端子板与外壳密封连接，它还与屏蔽电缆3一起将采集到的信号可不受外界干扰的输出给信号处理装置。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
附图说明：图1是实施例局部结构示意图。
图中：1、导体；2、螺栓；3、屏蔽电缆；4、外壳；5、密封端子板；6、螺栓；7、绝缘元件；8、绝缘元件；9、空心线圈；10、支架；11、中间电极；12、屏蔽罩。
具体实施方式：如图1所示，空心线圈9套装在接地的线圈支架10的外侧，支架10通过螺栓2与接地的外壳4相连，在支架10及外壳4的内侧加装中间电极11，中间电极11和两端的屏蔽罩12通过绝缘元件7、8和螺栓6固定于接地的外壳4和接地的支架10上，一次带电(电压和电流)导体1通过两端的绝缘件固定，保证与上述的元件外壳4、空心线圈9、支架10、中间电极11、屏蔽罩12同轴。空心线圈9和中间电极11采集的电压信号通过屏蔽电缆3和密封端子板5传输给信号处理装置。这种复合型电子式电流电压传感器，对于电流传感器，一次带电导体通过绕有二次线圈的环形绝缘骨架的中心，二次线圈采用Rogowski线圈，当一次导体中有电流通过时，它周围产生的磁场会在二次线圈两端感应出电压，这一电压的导数与一次导体中流过电流的大小成正比，且相位一致。由于二次线圈没有铁心，因此，没有磁饱和现象，整个测量范围内呈良好的线性关系，测量范围广，精度较高。对于电压产品整体是环形，采用电容分压原理，径向采样的方法，使体积小。在一次高压导体和接地外壳及支架之间插入中间电极，这样便在一次导体和中间电极、中间电极和接地外壳及支架之间形成两个电容C1和C2，这样从与C2并联的采样电阻两端采到的电压信号的导数与一次电压近似成正比关系。通过合理的结构设计，保证C1和C2之间有一定的比例关系，并且选择合适的采样电阻，即可保证测量误差在规定的范围之内。因此体积小，无铁芯不会产生铁磁共振现象。
Claims (9)
1、复合型电子式电流电压传感器，其特征是：电压传感器采用电容分压原理和径向采样的方法，在一次高压导体和接地外壳及支架之间插入中间电极，这样便在一次导体和中间电极、中间电极和接地外壳及支架之间形成两个电容C1和C2，当一次导体带高电压时，从与C2并联的采样电阻两端采到的电压信号的导数与一次电压近似成线性关系。
2、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：它将电流传感器和电压传感器复合在同一个外壳之中，电流传感器，一次带电导体通过绕有二次线圈的环形绝缘骨架的中心，其两端用绝缘件支撑；二次线圈套装在接地的金属支架上，二次线圈采用Rogowski线圈。
3、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：所述的复合型电子式电流电压传感器由空心线圈、线圈支架、固定件、电极、壳体连接构成，中间电极和两端的屏蔽罩通过绝缘元件、螺栓固定于接地的外壳上，一次带电导体通过两端的绝缘件固定，空心线圈套装在接地的线圈支架的外侧，形成一种电流传感器和电压传感器的复合型结构。
4、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：所述的支架通过螺栓与接地的外壳相连，在支架及外壳的内侧有中间电极，一次带电导体与支架、外壳、中间电极同轴，形成一整体环形结构。
5、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：所述的中间电极沿轴向的长度范围在190～210mm，最佳长度为200mm。
6、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：所述的电容C1与C2的比值为1∶150。
7、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：所述的屏蔽螺栓的尖角覆盖有屏蔽罩，它是通过固定件与外壳及支架相连接。
8、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：屏蔽罩的圆弧半径的范围在38～45mm，圆弧半径是40mm。
9、根据权利要求1所述的复合型电子式电流电压传感器，其特征是：所述的密封端子板与外壳密封连接，密封端子板上固定有屏蔽电缆。
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