CN210073597U - 一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器。本实用新型的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，包含了零序线包，既可以实现三相电流的采集，又可以实现零序电流的采集，克服了现有的电流互感器没有零序采集装置，在采集零序电流时需要将三个相序互感器拼接起来，既不方便使用，也造成测量误差增大的技术缺陷。本实用新型采用了薄弱部位单独设计的理念即引入应力锥，一次导体(待检测的三相电导线)与线包之间容易击穿的最薄弱部位的主绝缘由应力锥来承担，解决了一次高压元件与二次线包之间的耐压问题。本实用新型设计了半导电管，通过半导电管均衡电场减少局部放电现象。

Description

一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，特别涉及一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器。

背景技术

“LSYW-10电流互感器”是一种全新设计的电流互感器，该电流互感器适用于额定电压10KV、额定频率50Hz的交流电力系统中，专用于W32-10 型柱上，与开关配套使用，LSYW-10电流互感器通过对相序和零序电流的采集，以达到对系统电流的测量或保护作用。该互感器制造成本低，电气性能高，能够满足中国的电流互感器国家标准的要求《GB20840-2010》。

目前，W32-10型柱上开关用电流互感器通常只有相序互感器，没有零序互感器，在采集零序电流时需要将三个相序互感器拼接起来，这样既不方便使用，也造成测量误差的增大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，以便于零序电流的采集，提高一次高压元件与二次线包之间的耐压性，减少局部放电现象。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，所述电流互感器包括：椭圆形铁芯、三个圆形铁芯、零相线圈、A相线圈、B相线圈、C相线圈、硅橡胶绝缘层、三个应力锥和三个半导电管；

所述椭圆形铁芯上沿所述椭圆形铁芯的长轴均匀的设置有三个铁芯窗孔；

所述零相线圈缠绕在所述椭圆形铁芯上，形成零序线包；

所述零序线包的外部浇注有环氧树脂层；

所述A相线圈、所述B相线圈和所述C相线圈分别缠绕在三个所述圆形铁芯上，形成A相线包、B相线包和C相线包；

所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包设置在所述零序线包上，并分别与三个所述铁芯窗孔同轴；

所述硅橡胶绝缘层硫化成型在所述零序线包、所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包的外部；

三个所述应力锥分别设置在所述硅橡胶绝缘层的A相线包绝缘层、B相线包绝缘层和C相线包绝缘层的圆环的内部；

三个所述半导电管分别设置在三个所述应力锥的内部；

可选的，所述硅橡胶绝缘层包括零序线包绝缘层、A相线包绝缘层、B 相线包绝缘层和C相线包绝缘层；

所述零序线包绝缘层包括椭圆形结构，所述椭圆形结构上沿所述椭圆形结构的长轴均匀的设置有三个空心圆环；所述零序线包绝缘层硫化成型在所述零序线包的外部；

所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层为圆环形结构；

所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层一体成型的设置在所述零序线包绝缘层上，并分别与三个所述空心圆环同轴，所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层分别硫化成型在所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包的外部。

可选的，所述硅橡胶绝缘层采用液态硅橡胶硫化成型。

可选的，所述电流互感器还包括四个绝缘支柱；

四个所述绝缘支柱分别与所述零序线包绝缘层、所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层固定连接，所述零相线圈、所述 A相线圈、所述B相线圈和所述C相线圈的导线分别通过四个所述绝缘支柱引出。

可选的，所述应力锥的材料为硅橡胶。

可选的，所述半导电管的材质为硅橡胶。

可选的，所述半导电管的外部涂有硅脂膏。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型公开了一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器。所述电流互感器包括：椭圆形铁芯、三个圆形铁芯、零相线圈、A相线圈、B相线圈、C相线圈和硅橡胶绝缘层；将零相线圈缠绕在所述椭圆形铁芯上，形成零序线包；将A相线圈、B相线圈和C相线圈分别缠绕在三个所述圆形铁芯上，形成A相线包、B相线包和C相线包；将硅橡胶绝缘层硫化成型在零序线包、A相线包、B相线包和C相线包的外部，得到带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，并将三个应力锥分别设置在所述硅橡胶绝缘层的A相线包绝缘层、B相线包绝缘层和C相线包绝缘层的圆环的内部；三个半导电管分别设置在三个所述应力锥的内部，得到带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，既可以实现三相电流的采集，又可以实现零序电流的采集，克服了现有的电流互感器没有零序采集装置，在采集零序电流时需要将三个相序互感器拼接起来，既不方便使用，也造成测量误差增大的技术缺陷，方便了零序电流的采集。本实用新型采用了薄弱部位单独设计的理念即引入应力锥，一次导体(待检测的三相电导线)与线包之间容易击穿的最薄弱部位的主绝缘由应力锥来承担，满足主绝缘的整体要求，解决了一次高压元件与二次线包之间的耐压问题，同时也满足标准规定的沿面爬电距离的要求。本实用新型设计了半导电管，通过半导电管均衡电场减少局部放电现象。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的工作原理图；

图2为本实用新型提供的未安装应力锥和半导电管的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的结构示意图的结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的线包的结构示意图；

图4为本实用新型提供的应力锥的结构示意图；

图5为本实用新型提供的安装了应力锥的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的结构示意图；

图6为本实用新型提供的半导电管的结构示意图；

图7为本实用新型提供的安装有应力锥和半导电管的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的结构示意图；

图8为本实用新型提供的应力锥和半导电管的安装示意图；

图9为本实用新型提供的一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器A相的结构图。

具体实施方式

本实用新型的目的是提供一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，以便于零序电流的采集。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器在使用时，待检测的三相电的三根导线分别穿过A相线包与A相线包下面的铁芯窗孔、B相线包与B相线包下面的铁芯窗孔和C相线包与C相线包下面的铁芯窗孔，带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的A 相线圈、B相线圈和C相线圈分别输出待检测的三相电的三个相电流，带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的零相线圈输出待检测的三相电的零相电流。

本实用新型提供一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，所述电流互感器包括：椭圆形铁芯、三个圆形铁芯、零相线圈、A相线圈、B相线圈、C相线圈和硅橡胶绝缘层；所述椭圆形铁芯上沿所述椭圆形铁芯的长轴均匀的设置有三个铁芯窗孔；所述零相线圈缠绕在所述椭圆形铁芯上，形成零序线包11；所述零序线包的外部浇注有环氧树脂层；所述A 相线圈、所述B相线圈和所述C相线圈分别缠绕在三个所述圆形铁芯上，形成A相线包12、B相线包13和C相线包14；所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包设置在所述零序线包上，并分别与三个所述铁芯窗孔同轴；所述硅橡胶绝缘层硫化成型在所述零序线包、所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包的外部得到不带应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，也称之为主体M，如图2所示。所述硅橡胶绝缘层包括零序线包绝缘层、 A相线包绝缘层、B相线包绝缘层和C相线包绝缘层；所述零序线包绝缘层包括椭圆形结构，所述椭圆形结构上沿所述椭圆形结构的长轴均匀的设置有三个空心圆环；所述零序线包绝缘层硫化成型在所述零序线包的外部；所述 A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层为圆环形结构；所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层一体成型的设置在所述零序线包绝缘层上，并分别与三个所述空心圆环同轴，所述A 相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层分别硫化成型在所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包的外部。其中，所述硅橡胶绝缘层采用液态硅橡胶硫化成型。

此时，所述零序线包(如图3所示)、所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包组成的线包经液态硅橡胶硫化成具有一定厚度的硅橡胶绝缘层，起到主绝缘的作用，如图2所示。从图2中可以看出主体M仍然存在薄弱部位，该薄弱部位为一次导体(待检测的三相电导线)与线包之间容易击穿，通过增加绝缘层厚度会造成整个产品部分绝缘层厚度过厚，导致硫化时间增加，生产效率下降，为了解决这一问题，本实用新型采用了薄弱部位单独设计的理念，即引入应力锥4，这样最薄弱部位的主绝缘由应力锥4来承担，满足主绝缘的整体要求。解决了一次高压元件与二次线包之间的耐压问题，同时也满足标准规定的沿面爬电距离的要求。具体的，所述电流互感器还包括三个应力锥4，所述应力锥4的结构如图4所示，三个所述应力锥4 分别设置在所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层的圆环的内部。安装了应力锥的电流互感器如图5所示。

为了解决产品局部放电，本实用新型设计了半导电管5，通过半导电管 5均衡电场减少局部放电现象，所述半导电管的结构如图6所示。半导电管 5与应力锥4之间、应力锥4与主体M之间均为过盈配合，保证了配合面无间隙，从而保证了产品的耐压及局部放电完全满足中国的国家标准要求，安装了应力锥和半导电管的电流互感器如图7所示。

主体M、应力锥4和半导电管5的装配图如图8所示，由于硅橡胶绝缘层、应力锥、半导电管均采用硅橡胶材料，能有效的防紫外线辐射，抗老化，有效的提高了互感器使用寿命。

安装了应力锥4、半导电管5的主体装入不锈钢弯管，然后将密封垫、垫片、M20X1.5六角薄螺母装上即完成了整台互感器的生产。互感器的附件：不锈钢弯管、垫片、M20X1.5六角薄螺母材质均为1Cr18Ni9Ti,完全满足户外使用条件。

为了便于导线的引出，所述电流互感器还包括四个绝缘支柱；四个所述绝缘支柱分别与所述零序线包绝缘层、所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层固定连接，所述零相线圈、所述A相线圈、所述B相线圈和所述C相线圈的导线分别通过四个所述绝缘支柱引出

如图9所示，以带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器的A 相为例，所述电流互感器的A相从里至外依次包括圆形铁芯1、A相线圈2、硅橡胶绝缘层3、应力锥4和半导电管5，以及用于A相线圈导线引出的绝缘支柱6，不锈钢弯管7、垫片8、密封垫9及六角薄螺母10。

本实用新型的三相一体互感器由椭圆形铁芯、三个圆形铁芯、零相线圈、 A相线圈、B相线圈、C相线圈和硅橡胶绝缘层、应力锥、半导电管、不锈钢弯管、垫片、密封垫及六角薄螺母组成，其中，椭圆形铁芯、三个圆形铁芯、零相线圈、A相线圈、B相线圈、C相线圈和硅橡胶绝缘层组成主体部分。主体和应力锥、半导电管为互感器的主要组成部分，应力锥独特的结构设计，不但增加了薄弱部分的绝缘，而且起到均匀电场的作用，使互感器的耐压水平提高同时使局部放电水平下降，保证了互感器可以长期户外使用；不锈钢弯管、垫片、密封垫及六角薄螺母作为互感器的附件，其中硅橡胶绝缘层、应力锥、半导电管、密封垫的材质均为硅橡胶，与传统的W32-10型柱上开关用电流互感器主绝缘通常采用环氧树脂真空浇注或环氧树脂压力浇注方法制作互感器相比，本实用新型的绝缘层(硅橡胶绝缘层)完全不用环氧树脂浇注，而是采用硅橡胶浇注成型或硅橡胶压力成型。

铁芯的设计以技术参数为依据，单独设计零序铁芯与相序铁芯，铁芯经绝缘处理后绕线并包扎后称为线包，为了解决不要环氧树脂浇注成型的工艺，就需要在线包结构设计上采取独特的设计结构，以便满足绝缘及电气性能要求，同时对线包结构所采用的材料要求要做到价格低廉、强度高、绝缘性能好。

通过对绝缘材料综合对比分析，最终选用液态硅橡胶浇注线包骨架，这样零序线包与相序线包就形成一个整体。浇注的具体过程为：将线包骨架装入模具，注入液态硅橡胶，然后硫化成型，形成主体部分，主体的外观如图 2所示，通过主体外观图可以看出：线包主体经液态硅橡胶硫化成具有一定厚度的绝缘层，起到主绝缘的作用，但是此主体仍然存在薄弱部位就是一次导体与线包之间容易击穿，通过增加绝缘层厚度会造成整个产品部分绝缘层厚度过厚，导致硫化时间增加，生产效率下降，为了解决这一问题，本实用新型采用了薄弱部位单独设计的理念即引入应力锥。

本实用新型的三相一体互感器具有如下的优点：

①本实用新型的三相一体互感器可同时实现零序电流和相序电流的采集；

②本实用新型的三相一体互感器为外包硅橡胶绝缘层的电流互感器，由于硅橡胶具有耐腐蚀、抗紫外线辐射强、耐老化、免维护等优点，所以此电流互感器完全适用于户外使用。而且本实用新型的硅橡胶绝缘层与液态硅橡胶一次浇注成型的主绝缘不同，此处硅橡胶只起到与应力锥过盈配合的作用，应力锥承担主绝缘作用，能够满足中国的国家标准《GB1208-2014》的要求。

③本实用新型用硅橡胶单独生产的应力锥起主绝缘作用，由于应力锥生产工艺简单，产品质量有保证，减小了电动力对互感器本体的损害。

④本实用新型将半导电硅橡胶管外表面涂上硅脂膏，此处硅脂膏起到密封及润滑作用，将半导电硅橡胶管推入应力锥内孔上，电场分布均匀，有效的减小了产品的局部放电，经实际测量：一次施加14.4KV电压，局部放电小于20pc,一次施加8.3KV电压，局部放电小于10pc，完全满足中国的国家标准要求。

本说明书中各个实施例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互相参见即可。

本文中应用了具体个例对实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.一种带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，其特征在于，所述电流互感器包括：椭圆形铁芯、三个圆形铁芯、零相线圈、A相线圈、B相线圈、C相线圈、硅橡胶绝缘层、三个应力锥和三个半导电管；

所述椭圆形铁芯上沿所述椭圆形铁芯的长轴均匀的设置有三个铁芯窗孔；

所述零相线圈缠绕在所述椭圆形铁芯上，形成零序线包；

所述零序线包的外部浇注有环氧树脂层；

所述A相线圈、所述B相线圈和所述C相线圈分别缠绕在三个所述圆形铁芯上，形成A相线包、B相线包和C相线包；

所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包设置在所述零序线包上，并分别与三个所述铁芯窗孔同轴；

所述硅橡胶绝缘层硫化成型在所述零序线包、所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包的外部；

三个所述应力锥分别设置在所述硅橡胶绝缘层的A相线包绝缘层、B相线包绝缘层和C相线包绝缘层的圆环的内部；

三个所述半导电管分别设置在三个所述应力锥的内部。

2.根据权利要求1所述的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，其特征在于，所述硅橡胶绝缘层包括零序线包绝缘层、A相线包绝缘层、B相线包绝缘层和C相线包绝缘层；

所述零序线包绝缘层包括椭圆形结构，所述椭圆形结构上沿所述椭圆形结构的长轴均匀的设置有三个空心圆环；所述零序线包绝缘层硫化成型在所述零序线包的外部；

所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层为圆环形结构；

所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层一体成型的设置在所述零序线包绝缘层上，并分别与三个所述空心圆环同轴，所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层分别硫化成型在所述A相线包、所述B相线包和所述C相线包的外部。

3.根据权利要求2所述的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，其特征在于，所述硅橡胶绝缘层采用液态硅橡胶硫化成型。

4.根据权利要求2所述的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，其特征在于，所述电流互感器还包括四个绝缘支柱；

四个所述绝缘支柱分别与所述零序线包绝缘层、所述A相线包绝缘层、所述B相线包绝缘层和所述C相线包绝缘层固定连接，所述零相线圈、所述A相线圈、所述B相线圈和所述C相线圈的导线分别通过四个所述绝缘支柱引出。

5.根据权利要求1所述的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，其特征在于，所述应力锥的材料为硅橡胶。

6.根据权利要求1所述的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，其特征在于，所述半导电管的材质为硅橡胶。

7.根据权利要求1所述的带有应力锥和半导体管的户外三相一体电流互感器，其特征在于，所述半导电管的外部涂有硅脂膏。

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