高压组合独立式电子式电流、电压互感器制造技术

本发明专利技术涉及新型高压组合独立式电子式电流、电压互感器，包括倒立式ＳＦ↓［６］气体绝缘电流互感器、电子式电压互感器、信号调理调制电路及直流电源，用空芯线圈或低功率铁心线圈和空芯线圈替代传统铁心线圈的倒立式ＳＦ↓［６］气体绝缘电流互感器，并利用电流互感器的同一绝缘体、在双层屏蔽筒内层固定与其绝缘的低压电极，且低压电极与一次导体和双层屏蔽筒同心，在低压电极和双层屏蔽筒内层分别焊接或固定一根导线，电流二次绕组输出引线及电压互感器二次传感输出导线分别与信号调理调制电路的电流和电压通道输入端连接，直流电源与信号调理调制电路相连。本发明专利技术采用ＳＦ↓［６］作为主绝缘，绝缘结构简单、绝缘强度高，克服电子式电流、电压互感器的缺陷，大大降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型高压组合独立式电子式电流、电压互感器，用于 敞开式变电站高电压环境下的电流、电压变换，供测量、保护及监测使用，该专利技术适用于U0kV及以上高压电力系统。
技术介绍
电子式电流、电压互感器因其传感原理和传统铁心互感器完全不同，而 具有明显的优势。从测量原理分类，根据IEC标准，电子式电流互感器包含了光学电流互 感器(又称为无源型)、空芯电流互感器(又称为Rogowski线圏、有源型) 及低功率型电流互感器3种；电子式电压互感器包含了光学电压互感器、 分压型电压互感器等两种。目前适用的高压独立式电子式电流互感器一般测量原理是以空芯线 圈为保护通道传感单元，低功率型铁芯线圈为测量通道传感单元，或者保 护和测量通道均采用空芯线圈，低压侧的半导体激光器通过供能光纤给高 压侧的调制电路供电，将高压侧的含有被测电流信息的电压信号转换成数 字信号驱动发光二极管，通过信号传输光纤以光脉冲的形式传输至低压侧， 也就是所谓光供电的有源式电子式电流互感器。这种测量结构的互感器的 缺点是高压侧的测量线圏和保护线圈输出的电信号需要通过高压侧工作 的信号调制电路板变换成光脉沖信号从高压侧传输至低压侧，因此必须对 高压侧工作的电路板提供电源。最初是采用悬浮式电源变换器的供电方式 (简称小CT方式)从母线上取能量。但当母线电流很小，如低至额定电流 的5%甚至1%以下时，电源变换器不足以维持正常的激励状态，无法供出 能量，可能使电子式互感器无法正常工作。现在一般是采用低压侧的半导 体激光器通过供能光纤给高压侧的调制电路供电，但目前存在的最关键问 题是高压侧工作的调制电路的功耗过大。已经达到的最低功耗，国外大约 在30mW左右。 一般光电转换的效率为30%,这就要求半导体激光器光源的 出纤功率至少达到IO(MW以上，而出纤功率在这种数量级的光源，其寿命 较短，远远不能满足电力系统对互感器的寿命要求，互感器的寿命一般要 求为30年，且其成本昂贵。此外，位于高压侧的光电转换器件长时间连续 工作时，其转换效率严重衰减。目前独立式电容分压电子式电压互感器一般是采用类似于电容分压式的电压互感器(简称CVT)的多级电容串联分压方式，将高电压分压至较 低电位后，再变换成数字光脉沖进行信号传输，该方法不需要光供电。但这种结构因耦合电容器温度系数大，可达5xl(T /k、受外界环境因素 如高压引线、污秽、湿度等影响较大，例如CVT虽然采用了增大分压电容 容量的方法来尽量减小外界空间杂散电容对电压分压比的影响，但是多年 的运行实践表明，在长期实际运行中CVT的分压比发生漂移仍然是较为普 遍的现象。总之，目前高压独立式电子式电流互感器的主要问题是需要采用光供 电的方式对高压侧工作的信号调理调制电路板供电，可靠性差，价格昂贵； 独立式电子式电压互感器采用类似CVT的多级电容串联分压方式，易受外 界环境因素引起的分布电容变化的影响，测量精度低，稳定性差。而将电 流、电压测量结合在一起的组合式电子式电流电压互感器则技术难度更大， 几乎没有成功的案例。
技术实现思路
本专利技术提供一种新型组合独立式电子式电流、电压互感器，完全克服上 述电子式电流、电压互感器的缺陷，其中电子式电流互感器采用倒立式气 体绝缘电流互感器的绝缘结构，使得电流测量线圈和信号调制电路板均位 于地电位，因而可以直接采用普通电源用电缆供电，不再需要光供电，大 大提高了可靠性；电子式电压互感器利用倒立式气体绝缘电流互感器的一 次导体和内层、外层电气连通的双层屏蔽筒构成的地电极，巧妙地构造出 同轴圓柱形电容器分压，克服了多级电容串联分压方式易受外界环境因素 引起的分布电容变化影响的缺点，测量精度高，稳定性好；本专利技术在上述 基础上，再次巧妙地利用同一主绝缘结构构成组合独立式电子式电流、电 压互感器，从而大大降低了成本。新型高压组合独立式电子式电流、电压互感器，包括一个倒立式SF6 气体绝缘电流互感器、电子式电压互感器、信号调理调制电路及直流电源， 其特征在于用空芯线圈或低功率铁心线圈和空芯线圈替代传统铁心线圈 的倒立式SF,，气体绝缘电流互感器，并利用电流互感器的同一绝缘体、在双 层屏蔽筒内层的内表面上固定金属柱状环，金属柱状环通过绝缘材料在电 气上与双层屏蔽筒内层的内表面绝缘，且金属柱状环与一次导体和双层屏 蔽筒同心而构成同轴圆柱形电容器分压原理的电子式电压互感器，金属柱 状环为低压电极，在低压电极和双层屏蔽筒内层上分别焊接或固定电气连 接出一根导线，作为电压互感器二次传感输出；电流二次绕组的输出引线 及电压互感器二次传感输出的导线分别与信号调理调制电路的电流及电压通道输入端连接，直流电源与信号调理调制电路的电源输入端相连。低功率铁心线圏的功率为多少在IEC标准里没有明确规定，是大家默认的一种 行业内提法。本专利技术所述的新型组合独立式电子式电流、电压互感器，包括一个用空 芯线圈或低功率铁心线圈和空芯线圈替代传统铁心线圈的倒立式SF6气体 绝缘电流互感器和利用同 一绝缘结构、采用同轴圓柱形电容分压原理构成 的电子式电压互感器、位于地电位的信号调理调制电路及直流电源。具体 部件包括壳体、绝缘套管、引线屏蔽管、支持绝缘子或盆式绝缘子、 一次 导体、电流二次绕组、低压电极、地电极的双层屏蔽筒、爆破片、底座及 底座上的二次绕组接线端子、SF6气体密度控制器、SFe充气口及管道阀门、 信号调理调制电路、直流电源，其特征在于1、 该组合独立式电子式电流、电压互感器包括位于一次导体和双层屏 蔽筒内层的内表面之间的且和一次导体、双层屏蔽筒同心的金属柱状环， 该金属柱状环是电子式电压互感器的低压电极， 一次导体为高压电极，双 层屏蔽筒为地电极，高压电极和低压电极均位于接地双层屏蔽筒构成的屏 蔽体内，这种特殊的双屏蔽结构可以大大减小外界分布电容和杂散电容的电信号为:电压互感器的二次传感输出或取样信号。' ' 八 '2、 该组合独立式电子式电流、电压互感器的电压互感器与电流互感器 共用倒立式SF6气体绝缘电流互感器的绝缘。3、 该组合独立式电流互感器的电流二次绕组采用空芯线圏替代二次铁 心绕组或采用低功率的铁心线圈作为电流测量，空芯线圈用作保护，空芯 线圈的输出或低功率的铁心线圈的输出为该电流互感器的二次输出信号， 且电流二次绕组位于地电位。4、 该组合独立式电子式电流、电压互感器的电流和电压传感部分的二 次信号输出均在一个接地的引线屏蔽管中传输，可大大减小外界电磁干扰 对传输线的影响。5、 该组合独立式电子式电流、电压互感器还包括位于地电位的信号调 理调制电路和直流电源，并且直流电源用电缆直接给信号调理调制电路供 电，不再采用光供电或CT供电。6、 该组合独立式电子式电流、电压互感器的电流互感器和电压互感器 的二次信号输出至信号调理调制电路，该电路位于地电位双层屏蔽筒中， 将信号变换成数字光信号后，用光纤从绝缘瓷套或合成绝缘子套中的接地引线屏蔽管中向下传输至固定在底座上的光纤连接器，然后用光纤或光缆 可将该光信号传输至控制室或需要该电流，电压信号处。此时，该信号调 理调制电路的直流工作电源也位于地电位双层屏蔽筒中，可用电缆将交流 或直流电源从底座通过绝缘瓷套或合成绝缘子套中的接地引线屏蔽管传输 至地本文档来自技高网...

【技术保护点】
新型高压组合独立式电子式电流、电压互感器，包括一个倒立式ＳＦ↓［６］气体绝缘电流互感器、电子式电压互感器、信号调理调制电路及直流电源，其特征在于：用空芯线圈或低功率铁心线圈和空芯线圈替代传统铁心线圈的倒立式ＳＦ↓［６］气体绝缘电流互感器，并利用电流互感器的同一绝缘体、在双层屏蔽筒内层的内表面上固定金属柱状环，金属柱状环通过绝缘材料在电气上与双层屏蔽筒内层的内表面绝缘，且金属柱状环与一次导体和双层屏蔽筒同心而构成同轴圆柱形电容器分压原理的电子式电压互感器，金属柱状环为低压电极，在低压电极和双层屏蔽筒内层上分别焊接或固定电气连接出一根导线作为电压互感器二次传感输出，电流二次绕组的输出引线及电压互感器二次传感输出的导线，分别与信号调理调制电路的电流和电压通道输入端连接，直流电源与信号调理调制电路的电源输入端相连。

【技术特征摘要】
1、新型高压组合独立式电子式电流、电压互感器，包括一个倒立式SF6气体绝缘电流互感器、电子式电压互感器、信号调理调制电路及直流电源，其特征在于用空芯线圈或低功率铁心线圈和空芯线圈替代传统铁心线圈的倒立式SF6气体绝缘电流互感器，并利用电流互感器的同一绝缘体、在双层屏蔽筒内层的内表面上固定金属柱状环，金属柱状环通过绝缘材料在电气上与双层屏蔽筒内层的内表面绝缘，且金属柱状环与一次导体和双层屏蔽筒同心而构成同轴圆柱形电容器分压原理的电子式电压互感器，金属柱状环为低压电极，在低压电极和双层屏蔽筒内层上分别焊接或固定电气连接出一根导线作为电压互感器二次传感输出，电流二次绕组的输出引线及电压互感器二次传感输出的导线，分别与信号调理调制电路的电流和电压通道输入端连接，直流电源与信号调理调制电路的电源输入端相连。2、 根据权利要求1所述的新型高压组合独立式电子式电流、电压互感 器，其特征在于采用倒立式SF6气体绝缘电流互感器结构，将电流二次绕 组放置在双层屏蔽筒内层和外层构成的地电位屏蔽筒内，并经支持绝缘子 或盆式绝缘子固定在壳体上， 一次导体水平横贯电流二次绕组并固定在壳 体上， 一次导体一端与壳体电气相连，另一端经密封圈和绝缘套在电气上 与壳体绝缘，壳体的上部还安装有爆破片，固定在双层屏蔽筒内层的内表 面上的金属柱状环通过绝缘材料在电气上与双层屏蔽...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦峭奇，
申请(专利权)人：武汉格蓝若光电互感器有限公司，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]