电子式电流互感器制造技术

电子式电流互感器，其包括电流传感器、复合绝缘子和光缆传输接头，光缆传输接头和电流传感器分别与复合绝缘子的上、下端连接；在电流传感器上设有一个用于电力传输母线穿过的电流取样孔，并在电流传感器内设有一个由强磁致伸缩非晶合金片和压电陶瓷构成电流磁场传感头和光电转换器件和电光转换器件；电流磁场传感头靠近电流取样孔：在光缆传输接头上设有一个挂钩；光电转换器件和电光转换器件的光信号的传输光缆穿过电流传感器、复合绝缘子与光缆传输接头连接。本实用新型专利技术不但具有电磁感应式电流互感器的全部功能，而且还具有电网中电气设备早期故障在线监测的功能。能够有效地替代传统产品并扩展传统产品的用途，满足电力工业高速发展的需求。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电流互感器，特别是一种适合于电力系统电网中的电流测量、继电保护、自动控制和电气设备早期故障在线监测的电子式电流互感器。
技术介绍
目前，在电力系统电网中用于电流测量和继电保护的电流互感器主要是基于电磁感应式的原理，通过一次线圈串联在电力线路中获取电流信号，二次绕组外部回路接有测量仪器或继电保护及自动控制装置，完成电流测量和设备保护、自动控制的功能。在电磁感应式电流互感器的铁芯上绕有一、二次绕组，靠一、二次绕组之间的电磁耦合，将电流信号从一次侧传到二次侧。为了保证所有的低压设备与高电压的绝缘隔离。在铁芯与绕组间，以及一、二次绕组之间要有足够的耐电强度绝缘结构。随着电网中传输容量的增加，电压等级的提高，电磁感应式电流互感器的绝缘结构越来越复杂，体积和重量加大，产品的造价也越来越高。电磁感应式电流互感器由于铁芯的存在，其电流测量具有非线性特点，当电力系统发生短路故障时，大幅值的短路电流使电磁感应电流互感器的铁芯饱和，输出的二次电流信号严重畸变，常常造成保护拒动，使电力系统发生严重事故。目前，在电力系统电网中电磁感应式互感器得到了充分的应用，电磁感应式电流互感器主要以干式、油浸式和气体绝缘等多种结构形式来适应电力建设的发展需求。但是，随着电网传输容量的不断增长，电网电压等级的不断提高以及继电保护要求的不断完善，一般的电磁感应式电流互感器已逐渐暴露出与之不相适应的弱点，其固有的体积大、磁饱和、铁磁谐振、动态范围小，使用频带窄等弱点，难以满足新一代电力系统自动化、电力数字网络的发展需要。另外电磁感应式互感器一般采用油、纸绝缘结构的办法来解决绝缘问题，不可避免地存在易燃、易爆等危险。
技术实现思路
为了解决现有电磁感应式互感器存在的诸多不足之处，本技术的目的是提供一种适合予电力系统电网中的电流测量、继电保护、自动控制和电气设备早期故障在线监测的电子式电流互感器。为了实现上述专利技术目的，本技术所采用的技术方案是电子式电流互感器，其特征在于包括电流传感器、复合绝缘子和光缆传输接头，光缆传输接头和电流传感器分别与复合绝缘子的上、下端连接；在电流传感器上设有一个用于电力传输母线穿过的电流取样孔，并在电流传感器内设有一个由强磁致伸缩非晶合金片和压电陶瓷构成电流磁场传感头和光电转换器件和电光转换器件；电流磁场传感头靠近电流取样孔；光电转换器件和电光转换器件的光信号的传输光缆穿过电流传感器、复合绝缘子与光缆传输接头连接。为了将电子式电流互感器悬挂在电力传输线的绝缘子铁架上，在复合绝缘子的上端固定有一个挂钩。为了防止雨水从光缆传输接头通过复合绝缘子灌入到电流传感器内，在复合绝缘子的上端固定有一个弯曲部分向下的光缆引出空心弯头，光缆传输接头与这个光缆引出空心弯头连接。所述电流传感器包括上、下盖和底座；下盖固定安装在底座上，上盖安装在下盖的一个侧面；在下盖的上部设有一个与复合绝缘子连接的空心螺纹连接头，下盖内设有一个空腔，一个由强磁致伸缩非晶合金片和压电陶瓷构成电流磁场传感头和光电转换器件和电光转换器件安装在空腔内；电流取样孔贯穿底座。本技术的工作原理是电流传感器采用的是电流磁场传感头，在电网中的高电位电力传输线上，电流磁场传感头与电力传输母线紧密结合，磁性传感头将流过电力传输母线的电流所产生的线性磁场转变成电压信号，该电压信号为模拟量，用电光转换(LED)器件将此模拟电信号变为模拟光信号，然后通过复合绝缘子的光纤将光信号送到地电位侧。在地电位侧，由光电转换器件(PIN)将模拟光信号转换为模拟电信号输出，同时模拟电信号经过A/D转换成数字信号输出，用户可根据需求，选取模拟信号或者数字信号的输出量，供电能计量、继电保护、自动控制、电气设备早期故障在线监测之用。工作原理流程图参见图1。本技术的电流传感器中的电光转换器件是将模拟电信号直接转换为模拟光信号，因此需要的电能很少(不超过1瓦)，通常采用激光供电方式，激光源将电能从地电位侧通过光纤送到高电位侧，再由光电转换器件将光能转换成为电能，经过电源稳定电路后，向电光转换器件供电。这种供电方式的优点是向电光转换器件提供的电源比较稳定，而且也不易受到外界杂散光源的影响。本技术与传统电磁感应式电流互感器相比，具有如下优点(1)优良的绝缘性能和便宜的价格电磁感应式电流互感器的高压母线与二次线圈之间通过铁芯耦合，它们之间的绝缘结构复杂，其造价随电压等级呈指数关系上升。本技术所用材料为强磁致伸缩非晶合金片、压电陶瓷、光纤等绝缘材料来传输信息，所以绝缘结构简单，其造价一般不随电压等级升高而呈线性增加。(2)不含铁芯，消除了磁饱和和铁磁谐振等问题电磁感应式电流互感器由于使用了铁芯，不可避免地存在磁饱和及铁磁共振和磁滞效应等问题。本技术不存在这方面的问题。(3)抗电磁干扰性能好，低压边无开路高压危险电磁感应式电流互感器二次回路不能开路，低压边存在开路危险。由于本技术的高压边与低压边之间只存在光纤联系，而光纤具有良好的绝缘性能，可保证高压回路与二次回路在电气上完全隔离，低压边无开路高压危险，免除电磁干扰。(4)动态范围大，测量精度高电网正常运行时，电流互感器流过的电流并不大，但短路电流一般很大，而且随着电网容量的增加，短路电流越来越大。电磁感应式电流互感器因存在磁饱和问题，难以实现大范围测量，不能同时满足高精度计量和继电保护的需要。本技术有很宽的动态范围，额定电流可测到几十安培至几万安培，过电流范围可达几十万安培。(5)频率响应范围宽本技术的频率响应取决于电流传感器强磁致伸缩非晶合金片对磁场的响应时间，以及电光转换器件对模拟光信号的渡越时间，通过多次试验证明本技术可以用来测量高压电力线上的雷击高频大电流、断路器操作高频大电流、突发短路高频大电流的暂态波形(频率带宽为10Hz-10MHz)和暂态电流峰值，而电磁感应式电流互感器是难以进行这方面的工作的。(6)没有因存油而产生的易燃、易爆等危险电磁感应式电流互感器一般采用油纸绝缘结构的办法来解决绝缘问题，不可避免地存在易燃、易爆等危险。而本技术的绝缘结构简单，不采用油纸绝缘，在结构上避免这方面的危险。(7)体积小、重量轻、节约空间本技术的总重量约为15kg，采用悬挂安装方式，直接将产品悬挂在电力传输线的绝缘子铁架上，不需要占用地面的位置。电力传输母线直接从电流传感器的电流取样孔中穿过，减免了电流互感器的连接头与电力传输母线的安装工作量，给产品的运输和安装带来了很大的方便。(8)适应了电力计量和保护数字化、微机化和自动化的发展。本技术不但具有电磁感应式电流互感器的全部功能，而且还具有电网中电气设备早期故障在线监测的功能。1、电力变压器在线监测功能电力变压器是电网中的主要电气设备，发电机通过它实现电力能源的远距离传输，因此对电力变压器设备绝缘性能的运行状态监测就极为重要。人们为了了解电力变压器设备运行时绝缘状态，通过在线检测各种数据实时反映变压器设备绝缘性能的优劣。本技术电子式电流互感器能够为电力变压器设备在线监测技术提供一种全新的检测方法。参见图6、图7，电子式电流互感器能够为电力变压器设备在线监测技术提供一种全新的检测方法。图6中，C1-线圈纵向电容，C2-线圈对地电容，C3-电容式本文档来自技高网...

【技术保护点】
电子式电流互感器，其特征在于包括电流传感器（１）、复合绝缘子（２）和光缆传输接头（３），光缆传输接头（３）和电流传感器（１）分别与复合绝缘子（２）的上、下端连接；在电流传感器（１）上设有一个用于电力传输母线穿过的电流取样孔（５），并在电流传感器（１）内设有一个由强磁致伸缩非晶合金片（１２）和压电陶瓷（１３）构成电流磁场传感头（１４）和光电转换器件（１５）和电光转换器件（１６）；电流磁场传感头（１４）靠近电流取样孔（５）；光电转换器件（１５）和电光转换器件（１６）的光信号的传输光缆（１７）穿过电流传感器（１）、复合绝缘子（２）与光缆传输接头（３）连接。

【技术特征摘要】
1.电子式电流互感器，其特征在于包括电流传感器(1)、复合绝缘子(2)和光缆传输接头(3)，光缆传输接头(3)和电流传感器(1)分别与复合绝缘子(2)的上、下端连接；在电流传感器(1)上设有一个用于电力传输母线穿过的电流取样孔(5)，并在电流传感器(1)内设有一个由强磁致伸缩非晶合金片(12)和压电陶瓷(13)构成电流磁场传感头(14)和光电转换器件(15)和电光转换器件(16)；电流磁场传感头(14)靠近电流取样孔(5)；光电转换器件(15)和电光转换器件(16)的光信号的传输光缆(17)穿过电流传感器(1)、复合绝缘子(2)与光缆传输接头(3)连接。2.根据权利要求1所述的电子式电流互感器，其特征在于在复合绝缘子(2)的上端设有一个挂钩(...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳南尼，向渝，
申请(专利权)人：欧阳南尼，向渝，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]