CN219417698U - 兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器，是在包括第一电流变换器S₁，漏电流采样电阻R₁，双向限压保护元件D和漏电流放大电路的常规漏电流传感器中引入一个二级电流变换器S₂并增设一个雷击电流输出接口构成的；第一电流变换器S₁的二次绕组与第二电流变换器S₂的一次绕组串联连接，第二电流变换器S₂的二次绕组的两端并联接入雷击电流采样电阻R₂，雷击电流采样电阻R₂接入雷电信号输出端口；传感器可同时对流过避雷器接地下引线的漏电流与雷击电流进行监测，不再需要专门的雷电流传感器，大大简化了现场安装接线方式，降低了系统成本，提高了系统可靠性。

Description

兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器

技术领域

本实用新型涉及一种电流传感器，更具体的说，本实用新型主要涉及一种兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器。

背景技术

目前人们通过在线监测避雷器的实时漏电流及遭受雷击时流过避雷器的雷击电流的方法，来评估避雷器的当前性能及预测避雷器的寿命。避雷器的漏电流的幅度一般在微安到毫安量级，而流过避雷器雷击电流的幅度则在千安到百千安量级，为得到避雷器的实时漏电流和遭受雷击时流过避雷器的雷击电流，目前普遍需采用两个电流传感器，一个用铁芯（或称磁芯）线圈电流变换器加上信号放大电路构成漏电流传感器用来监测避雷器的漏电流，另一个用罗氏线圈电流变换器加积分器构成雷电流传感器用来监测避雷器遭受雷击时的雷击电流。这种监测方式大大增加了系统成本，增加了系统安装及接线的复杂性并将因此降低系统的可靠性。因此有必要针对此类电流传感器的结构作进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于针对上述不足，提供一种兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器，以期望解决现有技术中此类监测方式所存在的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案。

本实用新型所提供的一种兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器，包括第一电流变换器S₁，所述第一电流变换器S₁的二次绕组两端并联有漏电流采样电阻R₁和限压保护元件D，所述漏电流采样电阻R₁接入漏电流放大电路的输入端，用于经与漏电流放大电路输出端连接的漏电流信号输出端口得到漏电流信号，所述的电流传感器还包括第二电流变换器S₂，所述第二电流变换器S₂的一次绕组与所述第一电流变换器S₁的二次绕组串联连接，所述第二电流变换器S₂的二次绕组的两端还并联有雷击电流采样电阻R₂，用于经与雷击电流采样电阻R₂连接的雷电流信号输出端口得到雷击电流信号。

作为优选，进一步的技术方案是：所述限压保护元件D为两只反向并联的肖特基二极管。

更进一步的技术方案是：所述第一电流变换器S₁的一次绕组接入避雷器的接地下引线；所述漏电流信号输出端口与检测设备的漏电流信号检测输入接口连接，所述雷电流信号输出端口与检测设备的雷电流信号检测输入接口连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果之一是：在同一个传感器的内部增加一个第二电流变换器即可实现用一个传感器同时对避雷器的接地下引线的漏电流与雷击电流进行监测，采用该传感器后就不再需要专门的雷电流传感器，大大简化了现场安装接线方式，降低了系统成本，提高了系统可靠性。

附图说明

图1为传统漏电流传感器的电原理图。

图2为用于说明本实用新型一个实施例的电原理图。

图3为用于说明本实用新型另一个实施例的电路图。

图4为用于说明本实用新型一个实施例的封装结构示意图。

图中，1为漏电流信号放大电路、2为六芯航空插头、3为外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。

图1是一个常规的漏电流传感器的原理图，它由电流变换器S₁、漏电流采样电阻R₁、双向限压保护元件D和漏电流信号放大电路1组成；避雷器的漏电流和流过避雷器的雷击电流均经避雷器的接地下引线流入大地，在实际应用中，避雷器的接地下引线穿过S₁的铁芯构成S₁的一次绕组，在S₁的铁芯上绕制N₁匝导线构成S₁的二次绕组；漏电流采样电阻R₁并联在S₁二次绕组的两端，流过避雷器下引线（即、S₁的一次绕组）的漏电流经S₁变换后在R₁上产生对应电压U_R1，U_R1经漏电流信号放大电路放大后输出到相应的检测设备；当避雷器遭受雷击后，有很大的雷击电流过接地下引线（即、S₁的一次绕组），这将在其二次绕组的两端（或R₁上）产生非常高的电压，为保护S₁及漏电流放大器不被该高压损坏，将双向限压保护元件D并联到S₁二次绕组的两端进行限压保护，在做漏电流检测保护时，D一般为双向瞬变吸收二极管或双向TVS二极管。通常，避雷器的漏电流在微安至毫安量级，经S₁变换后，流过采样电阻R₁的电流约在纳安至微安量级，所以、在检测漏电流时，U_R1远远小于D的导通电压，双向限压保护元件D处于关断（或断开）状态；当有雷击电流Is流过S₁的一次绕组时，它将在二次绕组中产生很大的二次电流，从而在R1上产生高的电压而导致D导通，D导通后，S₁二次绕组两端的电压被D钳位；基于铁芯式电流变换器（一次电流与二次电流之比等于一次匝数与二次匝数之比）的工作原理可知、将有Is/N1的电流流过S₁的二次绕组。

如图2所示，本实用新型采用一个有一匝一次绕组和N₂匝二次绕组的微型电流变换器S₂经S₁的二次绕组来测量雷击电流；在S₂的二次绕组的两端并联雷击电流采样电阻R₂，将S₂的一次绕组与S₁的二次绕组串联连接，当有雷击电流Is流过避雷器接地下引线时，流过S₂一次绕组的电流就是流过S₁二次绕组的电流Is/N₁，基于电流传感器的原理可知，流过S₂二次绕组的电流为Is/（N₁×N₂），于是从雷击电流采样电阻R₂的两端可得到与雷击电流成正比的电压V_R2= R₂×Is/（N₁×N₂）。

在做雷击电流测量时，D兼具限压保护和雷击电流检测开关双重功能，过高的导通电压将影响雷击电流检测能力和检测精度。目前，双向瞬变吸收二极管和TVS二极管的最低导通电压一般不低于5V，为获得足够低的导通电压，如图3所示，本实用新型采用两只肖特基二极管D₁、D₂反向并联构成双向限压保护元件D，其导通电压及导通后的钳位电压一般不高于0.5V，这将确保雷击电流的测量能力和测量精度。

由于流过S₂一次绕组的电流只有流过S₁一次绕组电流的1/N₁，而N₁一般为数百匝，所以与S₁相比，S₂的尺寸和容量“非常小”，因此在本实用新型中将S₂称为“微型电流传感器”，S₁和S₂可方便地封装到同一个外壳中（见实施例）构成兼具漏电流和雷击电流测量功能的一体化多功能传感器。

因此，本实用新型提供的兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器在外形、结构及安装方式上与传统的漏电流传感器具有兼容性，由于它兼具雷击电流检测功能，采用该传感器后就不再需要专门的雷电流传感器，大大简化了现场安装接线方式，降低了系统成本，提高了系统可靠性。

实施例：

实施例的电路原理如图3所示，S₁由在内径35mm、外径64mm、厚度24mm的非晶磁芯上用0.25mm漆包线均匀绕制400匝二次绕组构成；S₂由在内径12mm、外径20mm、厚度10mm的非晶磁芯上用0.2mm漆包线均匀绕制50匝二次绕组构成；D由两只型号为SS54的肖特基二极管反向并联构成；漏电流采样电阻R₁=2K，雷电流采样电阻R2=5欧姆；传感器供电电源为12伏直流电源；漏电流测量范围50微安-10毫安，漏电流信号的输出范围为0-10V；可测量的最大峰值雷击电流为100KA，雷电流信号的输出范围为0-25V；由一个六芯航空插头2作为电源输入和信号输出接口。

实施例提供的传感器的内外结构及尺寸如图4所示。六芯航空插头2安装在外壳3上，S₁、S₂、D、R₁、R₂及漏电流信号放大电路1等封装在外壳3中。即在本实施例中，把一个与S₁封装在同一外壳中的微型二级电流变换器S₂的一次绕组与S₁的二次绕组串联连接，在S₂的二次绕组的两端并联雷击电流采样电阻获取雷击电流信号。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器，包括第一电流变换器S₁，所述第一电流变换器S₁的二次绕组两端并联有漏电流采样电阻R₁和限压保护元件D，所述漏电流采样电阻R₁接入漏电流放大电路的输入端，用于经与漏电流放大电路输出端连接的漏电流信号输出端口得到漏电流信号，其特征在于：

所述的电流传感器还包括第二电流变换器S₂，所述第二电流变换器S₂的一次绕组与所述第一电流变换器S₁的二次绕组串联连接，所述第二电流变换器S₂的二次绕组的两端还并联有雷击电流采样电阻R₂，用于经与雷击电流采样电阻R₂连接的雷电流信号输出端口得到雷击电流信号。

2.根据权利要求1所述的兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器，其特征在于：所述限压保护元件D为两只反向并联的肖特基二极管。

3.根据权利要求1或2所述的兼具漏电流及雷击电流监测功能的电流传感器，其特征在于：所述第一电流变换器S₁的一次绕组接入避雷器的接地下引线；所述漏电流信号输出端口与检测设备的漏电流信号检测输入接口连接，所述雷电流信号输出端口与检测设备的雷电流信号检测输入接口连接。