本實用新型涉及一種氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設備(GIS)用全光纖電流互感器,其適用于三相分箱型GIS的電能計量、繼電保護和電量監(jiān)測。

背景技術(shù)：

電流互感器承擔著電力系統(tǒng)中電流的計量并對系統(tǒng)進行保護的作用。作為GIS的重要組成部分，傳統(tǒng)的電磁式電流互感器由于其體積龐大、造價高、動態(tài)范圍小、易產(chǎn)生鐵磁諧振、絕緣結(jié)構(gòu)復雜、模擬量輸出等不利因素，已不能滿足智能電網(wǎng)對互感器造價低、體積小、數(shù)字量輸出、安全可靠的要求。

本實用新型提供了一種基于Faraday磁光效應原理的GIS用全光纖電流互感器。其依據(jù)偏振光在光纖內(nèi)傳輸時，旋轉(zhuǎn)角度會根據(jù)磁場強弱發(fā)生變化原理，通過測量該旋轉(zhuǎn)角(Faraday旋光角)，實現(xiàn)對電流的測量。相對于傳統(tǒng)的電磁式電流互感器，該全光纖電流互感器具有體積小、測量范圍大、安全可靠、低能耗、準確度高、數(shù)字量輸出的優(yōu)勢，滿足智能電網(wǎng)對新型互感器的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種GIS用全光纖電流互感器，有效地解決了傳統(tǒng)互感器的不足，滿足了智能電網(wǎng)對新型互感器的要求，同時解決了全光纖電流互感器在GIS上安裝、絕緣、密封、防護、環(huán)流阻斷等問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種GIS用全光纖電流互感器，包括傳感單元、數(shù)據(jù)處理單元以及合并單元，所述合并單元與電氣測量儀器和繼電保護設備連接，所述傳感單元包括兩端開口的外殼，該外殼開口的端部分別設置有安裝筒和壓接法蘭，所述安裝筒和壓接法蘭之間絕緣連接，該外殼內(nèi)進一步安裝有光纖敏感環(huán)等部件，該光纖敏感環(huán)的保偏光纖穿出傳感單元與數(shù)據(jù)處理單元連接。

進一步，所述的安裝筒為兩端帶法蘭的筒狀結(jié)構(gòu)，包括大端法蘭和小端法蘭，所述大端法蘭安裝有外殼開口的端部，小端法蘭安裝在外殼內(nèi)部且與待測量的導體同軸設置，在所述小端法蘭上卡接有絕緣環(huán)，用以阻斷被測位置外殼的感應電流。

進一步，所述絕緣環(huán)兩個一組，配對卡接在小端法蘭端面。

進一步，所述小端法蘭的背面進一步安裝有半環(huán)壓接法蘭，所述絕緣環(huán)通過半環(huán)壓接法蘭、壓接法蘭和螺釘進行緊固。

進一步，所述安裝筒的小端法蘭外徑小于光纖敏感環(huán)的內(nèi)徑，大端法蘭的外徑大于光纖敏感環(huán)的外徑。

進一步，所述半環(huán)壓接法蘭由圓環(huán)型法蘭分割而成，兩個半環(huán)壓接法蘭之間留有間隙，使用時，兩個半環(huán)壓接法蘭卡接在安裝筒的小端法蘭背面，通過螺釘與壓接法蘭連接緊固。

進一步，所述光纖敏感環(huán)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，當光纖敏感環(huán)為多個時，相鄰之間加裝絕緣墊圈，防止傳感部件之間磕碰、阻斷電流。

進一步，所述外殼由不銹鋼板卷制而成，接口處有相互搭接的邊及條形孔，徑向有伸縮量，用于調(diào)整外殼徑向與大端法蘭或壓接法蘭端部的誤差。

進一步，在相互搭接的邊部位粘貼有條形密封條、在安裝筒內(nèi)側(cè)與大端法蘭或壓接法蘭接觸處粘貼密封環(huán)，用于防水、防塵和密封。

進一步，在外殼與安裝筒的大端法蘭以及外殼與壓接法蘭的搭接外部安裝有緊固卡環(huán)，用以緊固外殼。

進一步，所述緊固卡環(huán)為帶狀圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，開口處兩端固定有便于螺釘連接的連接塊，使用時，緊固卡環(huán)扣在外殼與大端法蘭及壓接法蘭重合部位，用螺釘緊固后，起到緊固外殼的作用。

進一步，傳感單元安裝有接地排，通過螺釘壓接在安裝筒大端法蘭及壓接法蘭的外側(cè)。

進一步，所述光纖敏感環(huán)上設置有安裝孔，通過在該安裝孔安裝螺釘，從而固定在安裝筒的大端法蘭側(cè)面上。

進一步，所述光纖敏感環(huán)與數(shù)據(jù)處理單元之間通過保偏光纖電連接。

一種全光纖電流互感器在GIS中的安裝方式，傳感單元安裝在GIS的過渡母線筒和斷路器之間，使GIS設備形成密封氣室；所述傳感單元和數(shù)據(jù)處理單元為每相配置一臺，合并單元為三相配置一臺。

進一步，所述數(shù)據(jù)處理單元安裝在傳感單元附近或者安裝在智能控制柜中。

進一步，當數(shù)據(jù)處理單元放置在智能控制柜中時，連接數(shù)據(jù)處理單元和傳感單元的保偏光纖需要截斷、安裝就位后重新熔接并進行精度測試；所述合并單元安裝在智能控制柜中，與數(shù)據(jù)處理單元之間采用光纖連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小、測量范圍大、安裝維護方便、能耗低、準確度高、且以數(shù)字量輸出。

【附圖說明】

圖1示出了本實用新型中傳感單元結(jié)構(gòu)圖。

圖2為圖1的A-A剖視圖。

圖3示出了本實用新型在GIS中的安裝結(jié)構(gòu)圖。

1、導體；2、安裝筒；3、光纖敏感環(huán)；4、絕緣墊；5、外殼；6、緊固卡環(huán)；7、半環(huán)壓接法蘭；8、絕緣環(huán)；9、壓接法蘭；10、保偏光纖；11、緊固螺釘；12、密封條；13、接地銅排；14、數(shù)據(jù)處理單元；15、過渡母線筒；16、傳感單元；17、斷路器；18、智能控制柜；19、合并單元。

【具體實施方式】

本實用新型提供了一種GIS用全光纖電流互感器，它主要由傳感單元、數(shù)據(jù)處理單元和合并單元三部分組成，實現(xiàn)了全光纖電流互感器在GIS中的可靠應用，有效地解決了全光纖電流互感器在GIS上的安裝、絕緣、密封、防護、環(huán)流阻斷等問題。

所述傳感單元采用法拉第磁光效應原理，用于感應被測導體的電流。所述數(shù)據(jù)處理單元主要完成對傳感單元光信號的輸入、輸出光信號的解析、數(shù)字化處理、溫度補償?shù)?，并按照?guī)定的同步串行方式進行輸出。所述合并單元完成對數(shù)據(jù)處理單元信息的同步、切換或并列邏輯，并傳輸給電氣測量儀器和繼電保護設。

下面結(jié)合附圖及具體實例對本實用新型作進一步詳細說明。

圖1所示為本實用新型中傳感單元16結(jié)構(gòu)圖，所述傳感單元包括兩端開口的外殼5，該外殼5開口的端部分別設置有安裝筒2和壓接法蘭9，該外殼5內(nèi)進一步安裝有感應部件，該感應部件穿出傳感單元與數(shù)據(jù)處理單元連接。

所述安裝筒2為兩端帶法蘭的筒狀結(jié)構(gòu)，分為大端法蘭和小端法蘭，所述大端法蘭安裝在外殼5開口的端部，小端法蘭安裝在外殼5內(nèi)部且與承載電流的導體1同軸設置。此外，小端法蘭的外徑小于光纖敏感環(huán)3的內(nèi)徑3～5mm，大端法蘭的外徑大于光纖敏感環(huán)3的外徑10～15mm，光纖敏感環(huán)通過螺釘固定在安裝筒的大端法蘭側(cè)面。

光纖敏感環(huán)3為環(huán)型結(jié)構(gòu)，環(huán)的內(nèi)徑、外徑根據(jù)實際安裝結(jié)構(gòu)決定，環(huán)體上沿圓周方向均勻布置一組安裝孔；通過一組螺釘固定在安裝筒2大端法蘭的側(cè)面上，傳感單元3一般情況下為兩個，為了防止兩個之間互現(xiàn)磕碰、阻斷環(huán)體外殼電流，在兩個光纖敏感環(huán)3之間加裝絕緣墊4。

絕緣環(huán)8由絕緣材料制成，兩個一組，配對卡接在安裝筒2小端法蘭上，用來阻斷安裝筒2上的感應電流通過，兩個半環(huán)壓接法蘭7通過一組螺釘與壓接法蘭9緊固連接。

外殼5由薄板卷制成圓筒形結(jié)構(gòu)，由長方形薄不銹鋼板卷制而成，接口處有相互搭接的邊及條形孔，徑向有5～20mm的伸縮量，用于調(diào)整防護外殼徑向與法蘭端部的誤差。同時，在相互搭接的邊部位粘貼有密封條12，通過一組螺釘緊固。外殼5圓筒的上下兩端分別搭接在安裝筒2的大端法蘭和壓接法蘭9的端面，同時在外殼5與兩法蘭端面搭接處、圓周內(nèi)側(cè)粘接密封條用于密封。

緊固卡環(huán)6為2套，分別卡在防護外殼5與安裝筒2和壓接法蘭9的搭接外部，缺口處用緊固螺釘11進行卡接，起到緊固防護外殼5的作用。具體地說，緊固卡環(huán)6為帶狀圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，開口處兩端焊接有便于螺釘連接的金屬塊，開口的距離大約為40～70mm，使用時緊固卡環(huán)扣在外殼與大端法蘭及壓接法蘭重合部位，用螺釘緊固后，起到緊固防護外殼的作用。

半環(huán)壓接法蘭7由圓環(huán)型金屬法蘭分割而成，兩個半環(huán)壓接法蘭之間留有L的間隙，L通常為5～10mm。使用時兩個半環(huán)卡接法蘭卡接在安裝筒的小端法蘭背面，通過螺釘與壓接法蘭連接緊固。

另外，所述傳感單元的外周安裝有接地銅排13，所述的接地銅排13為“U”型結(jié)構(gòu)，通過螺釘壓接在安裝筒2大端法蘭及壓接法蘭9的外側(cè)，通常設置三組，用于連通因“Z”型絕緣環(huán)而阻斷的GIS外殼感應電流的流動通道。

與光纖敏感環(huán)3連接的保偏光纖10由防護外殼5側(cè)壁的“U”型槽引出，與數(shù)據(jù)處理單元14連接并且兩者不能斷開，數(shù)據(jù)處理單元14的安裝位置根據(jù)工程需要決定。導體1安裝在電流互感器的軸向中心，用來承載開關(guān)設備一次電流。三組接地銅排13均勻的安裝在安裝筒2大端法蘭和壓接法蘭9的外側(cè)面，用于連通因“Z”型絕緣環(huán)而阻斷的GIS外殼感應電流的流動通道。

以上所述的實施方式為單相全光纖電流互感器的傳感單元，三相分箱型GIS使用時，使用三組上述結(jié)構(gòu)即可。

圖3所示為本實用新型中全光纖電流互感器在GIS中的安裝示意圖，傳感單元16安裝在過渡母線筒15和斷路器17之間，使GIS設備形成密封氣室，數(shù)據(jù)處理單元6根據(jù)工程需要，可以安裝在傳感單元16附近，也可以放置在智能控制柜18中，如果放置在智能控制柜18中時，保偏光纖10需要截斷、重新熔接并進行精度測試。保偏光纖10兩端分別連接傳感單元的光纖敏感環(huán)3和數(shù)據(jù)處理單元14。和合并單元19安裝在智能控制柜18中，與數(shù)據(jù)處理單元之間采用普通光纖連接。

本實用新型在GIS中使用時，傳感單元和數(shù)據(jù)處理單元為每相配置一臺，合并單元為三相配置1臺。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選方式對本實用新型所作的詳細說明，不能認定本實用新型的實施方式僅限于此，對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的任何簡單修改及等效結(jié)構(gòu)變換或修飾，均屬于本實用新型所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。