專利名稱：雙層鐘罩式電壓電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高電壓大電流測(cè)量用傳感器，具體地說(shuō)涉及一種雙層鐘罩式電壓電流傳感器，用于高電壓電流的測(cè)量，供10kV及以上電力系統(tǒng)計(jì)量、保護(hù)、監(jiān)測(cè)使用。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，代表變電站自動(dòng)化技術(shù)最高水平的數(shù)字化變電站已
開(kāi)始大量進(jìn)入工程應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變電站的一個(gè)主要條件就是 一次設(shè)備智能化，而用來(lái)測(cè)量電壓電流的互感器是其中的關(guān)鍵部分。目前國(guó)內(nèi)外主要采用電子式互感器或光纖互感器，己有的電子式互感器大多數(shù)都采用多級(jí)電容串聯(lián)分壓測(cè)量電壓，采用
Rogows ki線圈測(cè)量電流。多級(jí)電容串聯(lián)的電子式電壓互感器使用的電容量小，就容易
受到外界分布電容的干擾，受溫度、濕度、電磁場(chǎng)、污穢等外在因素影響大，存在分壓
比容易發(fā)生漂移的現(xiàn)象；使用的電容量大，響應(yīng)速度就上不去，同時(shí)電荷貯存問(wèn)題嚴(yán)重影響重合閘。電流互感器由于Rogowski線圈是套在高壓母線上的，導(dǎo)致絕緣處理難度大，低壓測(cè)量電路容易受高壓影響。
目前國(guó)內(nèi)部分互感器均采用電容分壓原理測(cè)量電壓，有些用改進(jìn)的柱狀電容環(huán)套在導(dǎo)電線路外面來(lái)實(shí)現(xiàn)，Rogowski線圈測(cè)量電流，這類結(jié)構(gòu)的組合式電子電壓電流互感
器依舊存在以下問(wèn)題高壓載流導(dǎo)體穿過(guò)整體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響到低壓電路，組合結(jié)構(gòu)復(fù)
雜，高壓絕緣處理難度大，測(cè)量穩(wěn)定性較差，制造成本也更高，不利于電子電壓電流互感器的工業(yè)應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種雙層鐘罩式電壓電流傳感器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易，且雙層金屬罩屏蔽的特殊結(jié)構(gòu)，使置于內(nèi)金屬罩內(nèi)部的低壓測(cè)量電路受外界影響小，測(cè)量電路能夠可靠穩(wěn)定地工作，分壓比、電流比的改變方便，可以適應(yīng)較大范圍的電流和電壓等級(jí)。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是 一種雙層鐘罩式電壓電流傳感器，包括絕緣支座、內(nèi)金屬罩、外金屬罩、 一次載流導(dǎo)線和二次電流線圈，所述兩金屬罩軸向相同安裝于絕緣支座上，且外金屬罩套設(shè)于內(nèi)金屬罩外，所述外金屬罩的外表面環(huán)繞固定有一次載流導(dǎo)線，所述內(nèi)金屬罩接地，其內(nèi)部與一次載流導(dǎo)線等高的位置設(shè)有二次電流線圈，且該二次電流線圈與位于內(nèi)金屬罩的一條引出電纜連接，所述內(nèi)金屬罩還接有一測(cè)量輸出電壓的導(dǎo)線。
所述絕緣支座從中部分離為兩部分，所述外金屬罩安裝與兩部分的頂部，所述內(nèi)金屬罩安裝于絕緣支座分離部分的底部，并與分離的部分形成一收容腔。所述內(nèi)金屬罩內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)絕緣圈，將所述收容腔分成三部分。所述內(nèi)金屬罩和外金屬罩為非磁鐵材料制成。所述內(nèi)金屬罩與外金屬罩之間填充有絕緣物質(zhì)。
所述絕緣支座底部設(shè)有一支架，支架固定一個(gè)與內(nèi)金屬罩軸向相同的線圈骨架，所述二次電流線圈繞在該線圈骨架上。
所述二次電流線圈和一次載流導(dǎo)線組成一電磁感應(yīng)原理的變壓器，其可以為有鐵心或空心。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一歩說(shuō)明。
圖l的標(biāo)記說(shuō)明絕緣支座l，內(nèi)金屬罩2，外金屬罩3， SF6氣體4， 一次載流導(dǎo)線5，收容腔6，絕緣圈7，線圈骨架8， 二次電流線圈9，支架IO，引出電纜ll，導(dǎo)線12。
如圖1所示，本實(shí)用新型的雙層鐘罩式電壓電流傳感器由下列部件組成，其連接關(guān)系是.-
絕緣支座1從中部分離成兩部分，外金屬罩3安裝在該絕緣支座1的頂部，內(nèi)金屬罩2沿著兩部分相對(duì)的側(cè)面，安裝于絕緣支座l的底部，并與分離部分形成一收容腔6。內(nèi)金屬罩2與所述外金屬罩3軸向相同套設(shè)于其內(nèi)部，且高于外金屬罩3，兩金屬罩之間填充有絕緣物質(zhì)，可以為氣體、液體、固體等，本實(shí)施例中，兩金屬罩均為鐘罩形設(shè)置，二者之間充有SF6氣體，使高壓大電流回路對(duì)置于內(nèi)金屬罩2的測(cè)量電路影響很小，保證了測(cè)量電路的穩(wěn)定工作。所述外金屬罩3的外表面環(huán)繞固定有一次載流導(dǎo)線5，其與外金屬罩3絕緣。內(nèi)金屬罩2的收容腔6內(nèi)，設(shè)有將收容腔6分為三部分的兩個(gè)絕緣圈7，且三個(gè)部分容積相差不大，在所述三部分的中部設(shè)有一個(gè)線圈骨架8，其由一個(gè)支架10固定在所述絕緣支座1的底部正中，且與內(nèi)金屬罩2以及外金屬罩3的軸向相同。二次電流線圈9繞制在線圈骨架8上，并與位于內(nèi)金屬罩2的引出電纜11連接，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，二次電流線圈9輸出電流將與一次電流保持線性關(guān)系，因此引出電纜12輸出電流測(cè)量信號(hào)。內(nèi)金屬罩2接地，其上還連接一導(dǎo)線12，根據(jù)電容分壓原理經(jīng)由導(dǎo)線12輸出電壓測(cè)量信號(hào)。由電磁感應(yīng)原理可知， 一次電流的磁場(chǎng)必須穿過(guò)二次電流線圈9，因此內(nèi)金屬罩2和外金屬罩3必須用非鐵磁材料制作(如鋁合金)。
本實(shí)用新型的測(cè)量原理是采用基本的電容分壓來(lái)測(cè)量電壓、采用電磁感應(yīng)原理的變壓器來(lái)測(cè)量電流。該雙層鐘罩式電壓電流傳感器的內(nèi)、外金屬罩組成柱狀電容環(huán)套，柱狀電容環(huán)的等效電容構(gòu)成了電容分壓的基本回路，柱狀電容環(huán)的等效電容計(jì)算公式如下
2丌￡ ￡ L
f■ _ _r €1
—1n(D/d〕
式中L—電容環(huán)長(zhǎng)度；
D——電容環(huán)的直徑；d——導(dǎo)電桿的直徑。
可以通過(guò)采用公式先進(jìn)行初步計(jì)算，根據(jù)不同的電壓等級(jí)來(lái)調(diào)整內(nèi)金屬罩2和外金屬罩3的直徑和長(zhǎng)度，以滿足不同的分壓比和不同電壓登記的絕緣要求。
另外，二次低壓電流線圈9與一次載流導(dǎo)線5組成電磁感應(yīng)原理的變壓器，此變壓
器可以用鐵心也可以不用鐵心(空心變壓器)，其耦合系數(shù)可以根據(jù)一次電流的大小進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同應(yīng)用條件。
本實(shí)用新型的雙層鐘罩式電壓電流傳感器，可以同時(shí)測(cè)量高壓電壓和電流，并且一
次高壓大電流在外金屬罩3， 二次低壓電壓電流測(cè)量在內(nèi)金屬罩2，獨(dú)特的鐘罩形設(shè)置，使高低壓之間是均勻電場(chǎng)，絕緣很好處理；另外，本實(shí)用新型可以適應(yīng)各種電壓等級(jí)和
各種電流變比，只需要調(diào)整內(nèi)、外金屬罩之間的距離即可適應(yīng)不同電壓等級(jí)、調(diào)整二次線圈的匝數(shù)(必要時(shí)可調(diào)整一次載流導(dǎo)線的匝數(shù))即可適應(yīng)不同電流變比，而這些調(diào)整
是比較方便的；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工制造容易，因此制造成本較低、整體體積小、
重量輕。
權(quán)利要求1、一種雙層鐘罩式電壓電流傳感器，包括絕緣支座、內(nèi)金屬罩、外金屬罩、一次載流導(dǎo)線和二次電流線圈，其特征在于所述兩金屬罩軸向相同安裝于絕緣支座上，且外金屬罩套設(shè)于內(nèi)金屬罩外，所述外金屬罩的外表面環(huán)繞固定有一次載流導(dǎo)線，所述內(nèi)金屬罩接地，其內(nèi)部與一次載流導(dǎo)線等高的位置設(shè)有二次電流線圈，且該二次電流線圈與位于內(nèi)金屬罩的一條引出電纜連接，所述內(nèi)金屬罩還接有一測(cè)量輸出電壓的導(dǎo)線。
2、 如權(quán)利要求1所述的雙層鐘罩式電壓電流傳感器，其特征在于所述絕緣支座從中 部分離為兩部分，所述外金屬罩安裝與兩部分的頂部，所述內(nèi)金屬罩安裝于絕緣支 座分離部分的底部，并與分離的部分形成一收容腔。
3、 如權(quán)利要求2所述的雙層鐘罩式電壓電流傳感器，其特征在于所述內(nèi)金屬罩內(nèi)部 設(shè)有兩個(gè)絕緣圈，將所述收容腔分成三部分。
4、 如權(quán)利要求1所述的雙層鐘罩式電壓電流傳感器，其特征在于所述內(nèi)金屬罩和外 金屬罩為非磁鐵材料制成。
5、 如權(quán)利要求1所述的雙層鐘罩式電壓電流傳感器，其特征在于所述內(nèi)金屬罩與外 金屬罩之間填充有絕緣物質(zhì)。
6、 如權(quán)利要求1所述的雙層鐘罩式電壓電流傳感器，其特征在于所述絕緣支座底部 設(shè)有一支架，支架固定一個(gè)與內(nèi)金屬罩軸向相同的線圈骨架，所述二次電流線圈繞 在該線圈骨架上。
7、 如權(quán)利要求1所述的雙層鐘罩式電壓電流傳感器，其特征在于所述二次電流線圈 和一次載流導(dǎo)線組成一電磁感應(yīng)原理的變壓器，其可以為有鐵心或空心。
專利摘要一種雙層鐘罩式電壓電流傳感器，包括絕緣支座、內(nèi)金屬罩、外金屬罩、一次載流導(dǎo)線和二次電流線圈，所述兩金屬罩軸向相同安裝于絕緣支座上，且外金屬罩套設(shè)于內(nèi)金屬罩外，所述外金屬罩的外表面環(huán)繞固定有一次載流導(dǎo)線，所述內(nèi)金屬罩接地，其內(nèi)部與一次載流導(dǎo)線等高的位置設(shè)有二次電流線圈，且該二次電流線圈與位于內(nèi)金屬罩的一條引出電纜連接，所述內(nèi)金屬罩還接有一測(cè)量輸出電壓的導(dǎo)線，其雙層金屬罩屏蔽的特殊結(jié)構(gòu)，使置于內(nèi)金屬罩內(nèi)部的低壓測(cè)量電路受外界影響小，測(cè)量電路能夠可靠穩(wěn)定地工作，分壓比、電流比的改變方便，可以適應(yīng)較大范圍的電流和電壓等級(jí)。
文檔編號(hào)G01R19/00GK201402285SQ20092008564
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月7日
發(fā)明者詣 劉, 友 宋, 杜正波, 毛安瀾, 炎 王, 王立超, 林 程, 羅先中, 聶德鑫, 鄧建鋼 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院