CN201319314Y - 电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电子设计领域，公开了一种电流互感器，包括铁芯、二次绕组，二次绕组卷绕在铁芯外，在二次绕组的两端并接有电阻；在电流互感器上分别设置有接入端子、接出端子，接入端子、接出端子通过一次导线相连通，一次导线贯穿二次绕组、空心线圈的中心；当外部电流从接入端子接入，通过一次导线流过，从输出端子流出时：二次绕组感应产生二次电流，二次电流流过电阻，在电阻的两端输出电压信号；其中，电阻由至少一条电阻丝构成，每电阻丝对折后相互对绞。其安全性能更优，抗干扰性更强。

Description

电流互感器

技术领域

本实用新型涉及电子设计领域，尤其涉及一种电流互感器。

背景技术

在电力系统中，电流的测量和继电保护大都采用常规的电磁式电流互感器。具体是：

在电网中串接入电流互感器，使电网中的电流(俗称一次电流)，电流互感器中的二次绕组由于电磁感应产生电流(俗称二次电流)，该二次电流与一次电流成正比关系，能够反映电网中的电能量。

现有技术中用于电能测试用的信号是电流信号(将二次绕组输出的电流直接输出作为电能测量信号)，这样，当电能测量信号开路时(此时阻抗无限大)，会形成高压，对周围人员会造成极大的危险，存在极大的安全遗患，严重时导致人员伤亡。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种电流互感器，其安全性能更优，抗干扰性更强。

本实用新型实施例提供的电流互感器，包括：二次绕组，所述二次绕组卷绕在所述铁芯外，在所述二次绕组的两端并接有电阻；

在所述电流互感器上分别设置有接入端子、接出端子，所述接入端子、接出端子通过一次导线相连通，所述一次导线贯穿所述二次绕组、空心线圈的中心；

当外部电流从接入端子接入，通过所述一次导线流过，从输出端子流出时：

所述二次绕组感应产生二次电流，所述二次电流流过所述电阻，在所述电阻的两端输出电压信号；

其中，所述电阻由至少一条电阻丝构成，每电阻丝对折后相互对绞。

可选地，还包括空心线圈，所述空心线圈与二次绕组同心，所述一次导线还贯穿所述空心线圈的中心，

当外部电流从接入端子接入，通过所述一次导线流过，从输出端子流出时：所述空心线圈感应产生电压信号。

可选地，在所述二次绕组、空心线圈的外部分别设置有第一屏蔽盒、第二屏蔽盒，所述第一电磁屏蔽盒、和/或电磁屏蔽盒的中心设置有开槽。

可选地，所述电阻容置于所述第一电磁屏蔽盒内。

可选地，在所述电阻两端的电压信号通过双层屏蔽电缆输出。

可选地，所述铁芯采用高初始导磁率、低损耗、线性好的铁基纳米微晶合金材料制成。

可选地，在所述的铁芯外还设置有保护盒；

所述二次绕组卷绕在所述铁芯外，具体是，

所述二次绕组卷绕在所述保护盒外。

可选地，所述电阻还电连接有合并单元，所述电阻两端的电压信号输入至数字合并单元，所述数字合并单元将所述双层屏蔽电缆输入的电压信号转换成数字信号输出。

可选地，所述数字合并单元的输出端还电连接有微处理器保护设备，所述微处理器保护设备根据接入的数字信号控制所述电流互感器。

可选地，所述电阻采用高精度低温度系数的合金电阻材料制成。

由上可见，应用本实用新型实施例的技术方案，通过在二次绕组的两端并接电阻，将电阻两端的电压信号作为电能测量信号，由于电阻两端的电压信号与流过其的电流(二次绕组产生的电流)成正比，二次绕组产生的电流与电网的电能成正比，故利用该电阻两端的电压信号能够作为电能测试信号，满足电能测试的需要，而不是直接将二次绕组感应产生的电流作为电能测试信号，避免了测试信号两端开路导致的高压危险，安全性能更佳。

并且，将电阻设计成：电阻由至少一条电阻丝构成，每电阻丝对折后相互对绞。这样使得每一电阻丝产生的电感相抵消，达到无感应的效果，进一步提高输出的电能测试信号的抗干扰性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例1提供的一种电流互感器的正视结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的图1的电流互感器的右视结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的电流互感器的电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

参见图1、2、3，本电流互感器中填充由绝缘物质(比如：环氧绝缘物质)，在电流互感器上分别设置有接入端子、接出端子，所述接入端子、接出端子通过一次导线相连通，外部电流(俗称一次电流)从接入端子接入，通过一次导线流过，从输出端子流出时。

在本电流互感器内还设置有铁芯二次绕组其中二次绕组卷绕在所述铁芯外，在二次绕组的两端并接有电阻。用于传导外部电流的一次导线贯穿二次绕组的中心。

当外部电流从接入端子接入，通过一次导线流过，从输出端子流出时，二次绕组感应产生二次电流(一般用于测量电能之用)，二次电流流过电阻，在电阻的两端输出电压信号，由于电阻两端的压降与二次绕组的电流成正比，同样能反映电能，用于电能测量，这样不仅能实现电能测量，并且完全避免了现有技术中的安全问题。

在本实施例中，还可以在电流互感器中增加一空心线圈，使空心线圈与二次绕组的轴心重合，当当外部电流从接入端子接入，通过一次导线流过，从输出端子流出时，空心线圈感应产生电压信号，可以将该电压信号输入至继电保护设备，以供继电保护设备根据电压的大小(其大小与一次电流成正比)对电网进行控制，做继电保护之用)，这样：本电流互感器电能测试继电保护分开设置，模块化设计，有利于提高电流互感器的稳定性，和抗干扰能力。

另外，为了防止电流在电阻上形成电流感应，可以将电阻设计成：电阻由至少一条电阻丝构成，每电阻丝对折后相互对绞。这样使得每一电阻丝产生的电感相抵消，达到无感应的效果，进一步提高输出的电能测试信号的抗干扰性。

并且，本实施例中，用于产生继电保护电压信号的线圈为空心线圈，当本电流互感器发生断路时，不会产生在空心线圈构成的继电保护级产生铁磁谐振，有利于继电保护的稳定性。而传统的电流互感器中的继电保护级往往使用硅钢片作导磁材料，该导性材料的磁化曲线决定了其线性度不好，线性区域短的特点。

另外，对于继电保护级，如果使用有心线圈的话，不同铁芯可能使用不同批次的材料，具有不同的磁化曲线，不同的磁化曲线导致不同的饱和点，互换性自然不好。

优选地，本实施例中的空心线圈还可以制作在电脑制版的印刷板上，其相关参数几乎没有变化，保证同一批次的每个空心线圈基本一致，当某一个电流互感器中的空心线圈损坏后，互换性自然好，应用更加方便。

另外，本实施例中的铁芯可以采用高初始导磁率、低损耗、线性好的铁基纳米微晶合金材料制成。采用该材料能够在相同质量的基础上减小铁芯的体积，有利于提高线性度和精度，不易于发生电磁饱和，相对于传统的电流互感器中的磁化曲线的线性度差的硅钢片作为导磁材料，采用本材料，能够使得二次绕组的输出线性度更高。实验证明：本实施例中采用本材料的电流感应器的测量范围宽(50A～5000A)、线性度好，精度高(可达到0.2S准确级)，在热稳定电流时也不饱和，两三个规格电流互感器就可覆盖电网的全部电流等级，可作为标准件生产和使用。

进一步地，由于采用高初始导磁率、低损耗、线性好的铁基纳米微晶合金材料制成的铁芯较为昂贵，并且体积小，为了对其进行保护，避免由于碰撞而受损或影响使用，还可以在铁芯外设置一保护盒，而将二次绕组卷绕在所述保护盒外；而不是直接将二次绕组卷绕在铁芯上。

在本实施例中，二次绕组(输出用于电能测量的信号)与空心线圈(输出用于继电保护的电压信号)分开设置，可以分别满足电力系统计量和保护要求，且继电保护级无磁饱和，体积小、重量轻。

在本实施例中，为了减少外部干扰，提高本电流互感器的稳定性，在二次绕组、空心线圈的外部还分别设置有第一屏蔽盒、第二屏蔽盒，并且在第一电磁屏蔽盒、或电磁屏蔽盒的中心设置有开槽。

由上可见，应用本实用新型实施例的技术方案，通过在第一电磁屏蔽盒、或电磁屏蔽盒的中心设置开槽，既能屏蔽外部的电磁干扰，还能够避免在第一电磁屏蔽盒、或第二电磁屏蔽盒上由于电磁感应形成涡流，能够避免在第一电磁屏蔽盒、或第二电磁屏蔽盒上产生垂直磁场和反向磁场的影响，有利于提高抗干扰性。

另外，还可以同时在第一电磁屏蔽盒、以及第二电磁屏蔽盒上设置开槽，能够避免在第一电磁屏蔽盒、以及第二电磁屏蔽盒上产生垂直磁场和反向磁场的影响，以使本电流互感器的抗干扰性更强。

另外，为了进一步避免外部的电磁干扰，还可以将电阻亦容置于所述第一电磁屏蔽盒内。

另外，还可以将电阻的两端引出电压信号的导线使用双层屏蔽电缆，能够进一步减少在传输过程中受到的干扰，保证电能测试信号的稳定性、以及纯净性。

随着以微处理器为基础的新技术在电力系统中的广泛应用，使得常规的电磁式电流互感器的二次输出不再需要1A或5A的电流信号，而是数十mV至几V的电压信号，因此常规的电磁式电流互感器很难满足电力系统技术要求，可见传统的电磁式电流互感器的这些缺点严重制约了电力系统向着智能化、数字化、网络化，设备小型化、多功能化方向发展。而本实施例在二次绕组处输出电阻的电压信号作为电能测试信号不仅能够避免如上所述的开路缠身高压的安全问题；并且，还能够将用于电能测试信号直接输入相应的微处理器进行相应的处理，更能适合当今的技术发展以及应用场景。比如：

可以将该电压信号输入至数字合并单元(优选采用双层屏蔽电缆作为传输线)，由数字合并单元电压信号转换成数字信号，用于数字化电流测量和实时微机继电保护之用。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1、一种电流互感器，其特征是，包括铁芯、二次绕组，所述二次绕组卷绕在所述铁芯外，在所述二次绕组的两端并接有电阻；

在所述电流互感器上分别设置有接入端子、接出端子，所述接入端子、接出端子通过一次导线相连通，所述一次导线贯穿所述二次绕组、空心线圈的中心；

当外部电流从接入端子接入，通过所述一次导线流过，从输出端子流出时：

所述二次绕组感应产生二次电流，所述二次电流流过所述电阻，在所述电阻的两端输出电压信号；

其中，所述电阻由至少一条电阻丝构成，每电阻丝对折后相互对绞。

2、根据权利要求1所述的电流互感器，其特征是，还包括空心线圈，所述空心线圈与二次绕组同心，所述一次导线还贯穿所述空心线圈的中心，

当外部电流从接入端子接入，通过所述一次导线流过，从输出端子流出时：所述空心线圈感应产生电压信号。

3、根据权利要求2所述的电流互感器，其特征是，在所述二次绕组、空心线圈的外部分别设置有第一屏蔽盒、第二屏蔽盒，所述第一电磁屏蔽盒、和/或电磁屏蔽盒的中心设置有开槽。

4、根据权利要求3所述的电流互感器，其特征是，所述电阻容置于所述第一电磁屏蔽盒内。

5、根据权利要求1至4之任一所述的电流互感器，其特征是，在所述电阻两端的电压信号通过双层屏蔽电缆输出。

6、根据权利要求1至4之任一所述的电流互感器，其特征是，所述铁芯采用高初始导磁率、低损耗、线性好的铁基纳米微晶合金材料制成。

7、根据权利要求6所述的电流互感器，其特征是，在所述的铁芯外还设置有保护盒；

所述二次绕组卷绕在所述铁芯外，具体是，

所述二次绕组卷绕在所述保护盒外。

8、根据权利要求1至4之任一所述的电流互感器，其特征是，所述电阻还电连接有合并单元，所述电阻两端的电压信号输入至数字合并单元，所述数字合并单元将所述双层屏蔽电缆输入的电压信号转换成数字信号输出。

9、根据权利要求8所述的电流互感器，其特征是，所述数字合并单元的输出端还电连接有微处理器保护设备，所述微处理器保护设备根据接入的数字信号控制所述电流互感器。

10、根据权利要求1至4之任一所述的电流互感器，其特征是，所述电阻采用高精度低温度系数的合金电阻材料制成。

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