CN204270854U - 一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，包括铁芯、二次绕组、取样电阻，还包括二次引线，取样电阻连接在二次引线上，铁芯、一次绕组、二次绕组、取样电阻、二次引线安装于金属盒内，通过金属盒连接到外部，金属盒内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物。二次引线为高压屏蔽双绞线，高压屏蔽双绞线由两根相互绝缘的导线绞合而成，每根导线外均设置有屏蔽层一，两根导线外设置一个总屏蔽层，总屏蔽层沿径向方向依次是屏蔽层二、外套层。本实用新型提供一种技术性能稳定、结构简单、成本较低、制造工艺容易实现的电子式小电流互感器，可以大批量生产，满足目前煤矿井下高压配电装置技术改造的生产需要。

Description

一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器

技术领域

本实用新型设计一种电流互感器，特别设计一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器。

背景技术

目前，煤矿井下高压配电隔爆型真空装置计量所用的电流互感器大部分是电磁式电流互感器，此种互感器基本采用单匝母线式结构，具有构造简单、安装方便的特点，但受电磁式单匝电流互感器技术性能和隔爆腔体容积限制，存在着计量级次低、保护级铁芯易饱和、绝缘强度低等不可克服的缺陷。虽然做出了改善伞裙结构、增加爬电距离等局部改进措施，但没有解决根本问题。目前普通的配电装置中已经开始采用电子式电流互感器，从技术上解决了电磁式电流互感器存在的问题。

电子式电流互感器分两种型式，一是罗氏线圈式，二是带铁芯小功率型。罗氏线圈式产品较多，但存在着温度特性差、体积较大、价格高等缺点，清华大学万雄教授等在2009年《高压电器》03期《影响中压电子式互感器的准确度问题的研究》一文中提出，采用带气隙铁芯小功率电子式电流互感器，提出了额定一次电流100A的电子式电流互感器的设计方案，其准确度、温度特性、线性度都可满足0.2级要求，但二次绕组匝数为6000匝，制造工艺难度大，没有形成产品。

电磁式单匝母线式电流互感器存在的缺点是：（1）额定电流200A以下的电流互感器准确级次低，难以满足目前煤矿井下6-10KV配电网络计量装置要求；（2）额定一次电流200A以下的保护级准确限值系数小（10P5-10p10）,难以满足高压隔爆型装置电子式保护要求；（3）局部放电量大（1000PC），难以满足目前电流互感器标准（≤20PC）；（4）爬电距离小，在潮湿环境下对地放电，出厂工频耐压试验不能满足42KV的要求。

罗氏线圈式电子式电流互感器虽然能解决电磁式单匝母线式互感器存在的缺陷，但温度特性差（主要是积分电路中电阻、电容元件受温度的影响），虽然有的在设计中采用温度补偿措施，但实际应用效果不明显，用于计量还需要改进。

带气隙铁芯小功率型电子式电流互感器，性能稳定，温度系数好，但二次绕组匝数多，额定一次电流100A时，二次匝数达6000匝，对于环型铁芯，绕制工艺难度大，很难实现批量生产，成本高，体积较大，难以满足煤矿井下高压配电装置隔爆腔体容积的要求。

实用新型内容

为解决上述现有技术的问题，本实用新型提供一种技术性能稳定、结构简单、成本较低、制造工艺容易实现的电子式小电流互感器，可以大批量生产，满足目前煤矿井下高压配电装置技术改造的生产需要。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，包括铁芯15、二次绕组11、取样电阻7，还包括二次引线9，取样电阻7连接在二次引线9上，所述铁芯15、二次绕组11、取样电阻7、二次引线9安装于金属盒3内，通过金属盒3连接到外部，金属盒3为一侧开口并有盖板6的盒子，通过盖板6将金属盒3封闭，所述金属盒3内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物，所述金属盒3外表面涂导电漆。

所述二次引线9为高压屏蔽双绞线110，所述高压屏蔽双绞线110由两根相互绝缘的导线100绞合而成，每根导线外均设置有屏蔽层一101，所述屏蔽层一101为热套管，所述两根导线100外设置一个总屏蔽层，总屏蔽层沿径向方向依次是屏蔽层二102、外套层103，所述屏蔽层二102由铜丝编织而成，所述外套层103为柔软性高压热缩管。

所述金属盒3内部包括相邻的接线盒4和屏蔽罩14，所述铁芯15和二次绕组11放置在屏蔽罩14内，屏蔽罩14为外部涂有导电漆的封闭金属盒，其内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物，所述二次引线9从屏蔽罩14内引出，穿过接线盒4引到外部，所述取样电阻7焊接在接线盒4内的二次引线9的屏蔽层上，所述二次引线9的屏蔽层与接线盒4焊接在一起。

所述金属盒3外部包裹缓冲层一2，所述缓冲层一2为环氧树脂与晶微粉的混合物。

所述互感器与一次母线接触的部位涂导电漆，二次绕组11整体的外部涂导电漆，并可靠接地。

所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，它的一些内部器件要求：

（1） 对于额定电流为50A的电流互感器，其铁芯材质为超微合金，铁芯尺寸为Ø95x Ø65 x15，二次绕组匝数为2222；

（2） 对于额定电流为100A的电流互感器，其铁芯材质为超微合金，其铁芯尺寸为Ø95x Ø65 x15，二次绕组匝数为2222；

（3） 对于额定电流为150A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为3333；

（4） 对于额定电流为200A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø85x Ø65 x10，二次绕组匝数为3333；

（5） 对于额定电流为300A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为2222；

（6） 对于额定电流为400A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø85x Ø65 x10，二次绕组匝数为3333；

（7） 对于额定电流为500A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为2778；

（8） 对于额定电流为600A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为3333；

（9） 对于额定电流为800A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø75 x20，二次绕组匝数为2222；

（10） 对于额定电流为1000A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø95x Ø75 x20，二次绕组匝数为2778；

（11） 对于额定电流为1250A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø95x Ø75 x20，二次绕组匝数为3333。

所述外套层103厚度不小于2毫米。

所述电流互感器结构为单匝母线式LPCT电子式电流互感器。

所述金属盒3外包裹环氧树脂与晶微粉的混合体1，并用绝缘匝带缠绕，用于进行高压绝缘和固定。

本实用新型可以达到以下的有益效果：

（1）本实用新型中计量绕组、测量绕组、保护绕组采用一个电子互感器，使用一个绕组，可以有效减小产品体积和材料成本；同时解决煤矿井下高压隔爆型真空配电装置用电流互感器在小电流状况下（50A-200A），准确级次不满足计量装置要求的问题，并解决高压隔爆型真空配电装置小电流状况下（50A-200A），准确级次不满足微机型保护装置要求的问题。

（2）不同一次额定电流下铁芯规格尺寸、二次绕组匝数、二次绕组导线规格以及取样电阻不同，可以达到产品标准，所用材料最少，工艺较为简单，适应大批量生产。

（3）与一次绕组接触部位涂导电漆，保证一次绕组与互感器接触部位可靠接触，最大限度降低一次绕组与互感器接触部位间隙、放电，以免造成局部放电量增加。

（4）整个二次绕组（含二次引线）放置在一个封闭金属盒内，二次引线屏蔽线与金属盒焊接在一起，并可靠接地，金属盒表面涂导电漆可有效降低高频电磁波干扰，金属盒能够降低工频电磁波的干扰。

（5）二次引线安装在接线盒内，并且内部浇注环氧树脂混合物，二次引线采用高压屏蔽双绞线，屏蔽线可靠接地，绝缘强度能够承受20Kv交流电压，引线长度≥300mm，确保爬电比例≥2.0cm/KV，并且能够有效防止电磁波的干扰。

附图说明

图1为LPCT 电气原理图。

图2为高压屏蔽双绞线示意图。

图3为电流互感器结构工艺图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

本实用新型提供一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，包括铁芯15、二次绕组11、取样电阻7，其特征在于：还包括二次引线9，取样电阻7连接在二次引线9上，所述铁芯15、二次绕组11、取样电阻7、二次引线9安装于金属盒3内，通过金属盒3连接到外部，金属盒3为一侧开口并有盖板6的盒子，通过盖板6将金属盒3封闭，所述盖板6还可以开在金属盒3的其它面，所述金属盒3内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物，所述金属盒3外表面涂导电漆。金属盒3内部包括相邻的接线盒4和屏蔽罩14，所述铁芯15和二次绕组11放置在屏蔽罩14内，屏蔽罩14内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物，二次引线9从屏蔽罩14内引出，穿过接线盒4引到外部，取样电阻7焊接在接线盒4内的二次引线9的屏蔽层上，二次引线9的屏蔽层与接线盒4焊接在一起。金属盒3外部包裹缓冲层一2，缓冲层一2为环氧树脂与晶微粉的混合物。互感器与一次母线接触的部位涂导电漆，二次绕组11整体的外部涂导电漆，并可靠接地。金属盒3外包裹环氧树脂与晶微粉的混合体1。

对上述的电流互感器的主体结构，本实用新型采用小功率型的单匝母线式LPCT电子式电流互感器。如图1所示，为LPCT电流互感器的电气原理图，N1为一次绕组，N2为二次绕组，R1为取样电阻7，R1接在N2两侧，U1为一次输入电压，US为二次输出电压，二次输出电压为：US= N1/N2* I1* R1。在实施例中，本实用新型根据《GB20840.8-2007电子式电流互感器》标准要求和煤矿井下6-10KV配电装置运行的条件和要求，制定该电子式电流互感器的技术参数和技术性能指标：

①额定电压：6 KV、10 KV，

②额定电流：如表1所示，

表1

③额定二次输出电压：225 mv，

④额定一次负荷：≥2 MΩ，

⑤短时工频耐受电压：42 KV，瞬间1min，

⑥局部放电：测试电压1.3U1时，≤20pc。

在本实用新型的设计中，将计量绕组、测量绕组、保护绕组采用一个电子互感器，使用一个绕组，可以有效减小产品体积和材料成本。

本实施例中，根据不同的额定电流选择不同材质和不同取值的铁芯15外径尺寸、二次绕组11匝数、二次绕组导线规格以及取样电阻7，不同的额定电流下，本实用新型电流互感器的铁芯尺寸、铁芯材质、二次绕组匝数、导线规格、取样电阻7大小如表2所示：

表2

在选择二次绕组导线时，使导线规格选择满足20倍额定一次电流4s内无明显发热现象，而取样电阻7的温度系数5*10^-6ppm，功率大于额定工作负荷的阻值，本实用新型选择不同的一次额定电流的铁芯15规格尺寸、二次绕组11匝数、二次绕组导线规格以及取样电阻7，能够达到产品标准，所用材料最少，工艺较为简单，可以适应大批量生产。

在电流互感器的设计中，一次绕组与互感器接触部位容易出现间隙，导致局部放电电量增加，本实用新型采用以下方法降低局部放电量：

①在互感器与一次绕组接触部位涂导电漆，保证一次绕组与互感器接触部位可靠接触，最大限度降低一次绕组与互感器接触部位间隙、放电，以免造成局部放电量增加。在本实用新型一些实施例的使用中未涂导电漆时，局部放电量可达600Pc-1500Pc，涂导电漆后，局部放电量可降低到5Pc以下；

②一次母线与二次绕组接地绝缘，安装在屏蔽盒内，内部浇注环氧树脂与晶微粉混合物，在本实用新型的一些实施例中，设计环氧树脂与晶微粉混合物的有效厚度为12.5~13mm，采用压力凝胶式浇注工艺浇注；使一次导电部分与二次绕组有效绝缘距离≥12.5mm，

③将二次绕组11整体外面涂导电漆，并可靠接地。

本实用新型的电磁兼容设计使用以下方案：将整个二次绕组（含二次引线9）放置在一个封闭金属盒内，即屏蔽罩14与接线盒4放置在金属盒内，金属盒内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物，金属盒外表面涂导电漆。二次引线9屏蔽线与金属盒3焊接在一起，并可靠接地，金属盒表面涂导电漆可有效降低高频电磁波干扰，金属盒能够降低工频电磁波的干扰，在本实用新型的实施例中，金属盒材料均采用2mm厚电工钢板。

在传统的LPCT电子式电流互感器中，一般二次接线只设外部接线端子，是裸露在电流互感器的外部，与外部联接时S2端接地，而它的体积受实际开关隔爆腔体的限制，最大爬电距离只能做到1.3cm/KV，，本实用新型中对电子式电流互感器要求一次对二次及对地爬电距离≥2.0cm/KV，因此本实用新型的实施例中，将二次引线9安装在屏蔽盒内，并且内部浇注环氧树脂混合物，二次引线9屏蔽线可靠接地，绝缘强度能够承受20Kv交流电压，引线长度≥300mm，确保爬电比例≥2.0cm/KV，并且能够有效防止电磁波的干扰。

本实用新型的一些实施例中的二次引线采用自制的高压屏蔽线作为二次引线，高压屏蔽双绞线110由两根相互绝缘的导线100绞合而成，每根导线100外均设置有屏蔽层一101，屏蔽层一101为热套管，两根导线100外设置一个总屏蔽层，总屏蔽层沿径向方向一次是屏蔽层二102、外套层103，屏蔽层二102由铜丝编织而成，外套层为柔软性高压热缩管；取样电阻7焊接在二次引线9的屏蔽层二102上，用来进行误差测试；柔软性高压热缩管厚度不小于2毫米。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1. 一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，包括铁芯（15）、二次绕组（11）、取样电阻（7），其特征在于：还包括二次引线（9），取样电阻（7）连接在二次引线（9）上，铁芯（15）、二次绕组（11）、取样电阻（7）、二次引线（9）安装于金属盒（3）内，通过金属盒（3）连接到外部，金属盒（3）为一侧开口并有盖板（6）的盒子，通过盖板（6）将金属盒（3）封闭，所述金属盒（3）内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物，所述金属盒（3）外表面涂导电漆。

2. 根据权利要求1所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，其特征在于：所述二次引线（9）为高压屏蔽双绞线（110），所述高压屏蔽双绞线（110）由两根相互绝缘的导线（100）绞合而成，每根导线（100）外均设置有屏蔽层一（101），所述屏蔽层一（101）为热套管，所述两根导线（100）外设置一个总屏蔽层，总屏蔽层沿径向方向依次是屏蔽层二（102）、外套层（103），所述屏蔽层二（102）由铜丝编织而成，所述外套层（103）为柔软性高压热缩管。

3. 根据权利要求1所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，其特征在于：所述金属盒（3）内部包括相邻的接线盒（4）和屏蔽罩（14），所述铁芯（15）和二次绕组（11）放置在屏蔽罩（14）内，屏蔽罩（14）为外部涂有导电漆的封闭金属盒，其内部浇筑环氧树脂与晶微粉的混合物，所述二次引线（9）从屏蔽罩（14）内引出，穿过接线盒（4）引到外部，所述取样电阻（7）焊接在接线盒（4）内的二次引线（9）的屏蔽层上，所述二次引线（9）的屏蔽层与接线盒（4）焊接在一起。

4. 根据权利要求1所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，其特征在于：所述金属盒（3）外部包裹缓冲层一（2），所述缓冲层一（2）为环氧树脂与晶微粉的混合物。

5. 根据权利要求1所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，其特征在于：所述互感器与一次母线接触的部位涂导电漆，二次绕组（11）整体的外部涂导电漆，并可靠接地。

6. 根据权利要求1所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器， 其特征在于：

对于额定电流为50A的电流互感器，其铁芯材质为超微合金，铁芯尺寸为Ø95x Ø65 x15，二次绕组匝数为2222；

对于额定电流为100A的电流互感器，其铁芯材质为超微合金，其铁芯尺寸为Ø95x Ø65 x15，二次绕组匝数为2222；

对于额定电流为150A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为3333；

对于额定电流为200A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø85x Ø65 x10，二次绕组匝数为3333；

对于额定电流为300A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为2222；

对于额定电流为400A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø85x Ø65 x10，二次绕组匝数为3333；

对于额定电流为500A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为2778；

对于额定电流为600A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø70 x10，二次绕组匝数为3333；

对于额定电流为800A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø90x Ø75 x20，二次绕组匝数为2222；

对于额定电流为1000A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø95x Ø75 x20，二次绕组匝数为2778；

对于额定电流为1250A的电流互感器，其铁芯材质为DQ121冷压硅钢片，铁芯尺寸为Ø95x Ø75 x20，二次绕组匝数为3333。

7. 根据权利要求2所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，其特征在于：所述外套层（103）厚度不小于2毫米。

8. 根据权利要求1所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，其特征在于：所述电流互感器结构为单匝母线式LPCT电子式电流互感器。

9. 根据权利要求1所述的一种高压隔爆型真空配电装置用电子式电流互感器，其特征在于： 所述金属盒（3）外包裹环氧树脂与晶微粉的混合体（1），并用绝缘匝带缠绕，用于进行高压绝缘和固定。