具有光信号输出的干式互感器制造技术

一种具有光信号输出的干式互感器，由电容均压绝缘体承担高压，由无磁芯线圈提供电流测量信号，由电容均压绝缘体提供电压测量信号，并分别将电流信号和电压信号输入处理器，并转换成光信号输出，集电流和电压互感器功能于一体，减少设备造价，减少占地，还具有误差小，抗干扰性能好，维护工作量小，安全可靠性高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有光信号输出的干式互感器，属于高压电器领域，用于变电站内测量电流、电压或者启动继电保护装置。
技术介绍
现有技术的互感器有以下几种(1)电磁式充油互感器和充SF6气体互感器；(2)有机绝缘干式互感器；(3)光电互感器。电磁式充油互感器已有百年以上历史，一、二次绕组间是油纸绝缘，外绝缘是瓷套，二次绕组是铁心线圈，靠电磁感应获得的电流信号和电压信号通过导线驱动电表和继电保护装置。近几十年来专利技术了充SF6气体的互感器，更高绝缘强度的SF6气体替代了油绝缘，其他与电磁式充油互感器相近。上述两种互感器都不同程度地存在着渗漏、污染环境、维护工作量大、事故率较高，且体积大、重量重等问题。近年来，我国出现了有机绝缘干式电流互感器，它虽然仍是电磁式互感器，但绝缘材料更换为有机绝缘薄膜，绝缘为电容均压式结构，无油、无瓷、防火、防爆、防污闪，体积小、重量轻、基本不需维护，安全可靠性高。最近，ABB等国外公司的500kV光电式互感器己进入我国，并己投入电网运行。国内有些公司也都在争相开发光电式互感器并已有十几台产品投入试运行。光电式互感器的传感器、采集器、信号处理器、数摸转换器、光电转换器及供给上述装置电源的激光接受、变换、供电系统均置于高压端，将电信号转换成光信号后经光纤从高压端传至低压，再经光电转换后驱动电表和继电保护装置。光电式互感器得以发展和应用的原因是由于近年来电表都已改成电子式并继电保护装置己换成微机保护，所需功率很小。但光电式互感器还存在以下几个问题(1)置于高压端的传感器、处理器等部分和电源供电系统易受环境干扰影响不太稳定；(2)光纤承受全部高压，虽然光纤绝缘很好，但需要有高绝缘的支承载体，通常是将光纤置于充油或充气的瓷套内，充油或充气绝缘结构的弱点就必然会反映出来，使高压绝缘部分成为光电互感器的一个复杂和容易发生事故的部件；(3)光电互感器是一个新生事物，还没有运行经验，用户对此种绝缘结构还无信心，推广还需很长的时间。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术之不足，专利技术一种集有机绝缘干式套管或电流互感器与光电互感器优点于一体的具有光信号输出的干式互感器。在结构上用有机绝缘干式电流互感器的电容均压绝缘体作主绝缘承担全部高电压，在电容均压绝缘体中利用电容分压原理从靠近末屏的电容屏上抽取低电压信号用于测量电压，使其成为具有高压电容C1和低压电容C2的电容分压器。同时在电容均压绝缘体的末屏外套装无磁芯线圈测量电流。将电压信号和电流信号输入电信号转换为光信号的处理器，从处理器输出光信号至光纤，通过光纤传至远方控制室，再变成电信号驱动电表和继电保护装置，其原理图见图3。按照本专利技术提供的具有光信号输出的干式互感器，包括导电体1，有机绝缘薄膜和金属或半导电材料交替包绕的电容均压绝缘体2，用金属导线绕制在无磁性材料骨架上的无磁芯线圈3，将电流和电压信号变成光信号的处理器4，箱体5，线夹6，其特征在于在一字形或U形导电体1外设置半导电层7，在半导电层外交替包绕若干层绝缘薄膜和若干个金属或半导电材料构成的圆筒形电容屏8，绝缘薄膜和电容屏径向逐渐扩大轴向逐渐缩短，有机绝缘外护套11紧密包裹在电容均压绝缘体2外，在邻近末层的电容屏上固定一条带绝缘皮的测量引线9，并从末屏上引出一条末屏引线10，测量引线和末屏引线都接在由光、电器件构成的具有将接入的电信号转换为光信号的处理器4的电压输入端子15上，电容均压绝缘体末屏外套装并机械固定无磁芯线圈3，无磁芯线圈的两端引线12、13接在处理器电流输入端子16上，处理器4设有光信号输出端子17及接地端子，处理器4具有金属材料或非金属材料外壳，装设在电容均压绝缘体的末屏外，电容均压绝缘体的末屏、无磁芯线圈和处理器外设置金属或非金属箱体5，超出箱体两端的电容均压绝缘体的外护套11表面设置硅橡胶伞裙14。所述的导电体1是导电杆或导电管，由金属材料制成，是一字形或U型。所述的在邻近末层的电容屏上固定一条带绝缘皮的测量引线9是指用机械的方法将一条带绝缘皮的测量引线固定在靠近末屏的若干个圆筒形电容屏中的一个上。所述的无磁芯线圈3是用金属丝绕制在非磁性材料制成的骨架上的线圈。所述的处理器4是一个面板上设有电压输入端子15电流输入端子16和光信号输出端子17的盒体，盒体内有电信号处理器和电信号转换为光信号的光电转换器。所述的硅橡胶伞裙14粘接或套装在电容均压绝缘体外护套的表面上。与现有技术比较，本专利技术具有以下优点1、一字形导电杆的具有光信号输出的干式互感器可将穿墙套管、电流互感器、电压互感器三种电器结合为一体；U形导电杆的具有光信号输出的干式互感器可将电流互感器和电压互感器结合为一体。这种组合电器可以减少占地面积，降低设备造价和工程造价。2、具有光信号输出的干式互感器的电容均压绝缘体承担全部高压，使测量电流的无磁芯线圈、测量电压的低压电容C2和处理器都处于地电位，解决了光电互感器的传感器、处理器和电源供电系统处于高电位所带来的不稳定问题和所需电源的供给问题，同时光纤传输由高压变成低压，解决了光电互感器中光纤承受高电压所需的高压绝缘载体的诸多难题。3、无磁芯线圈是空心线圈，不会如铁芯线圈那样因铁芯饱和造成测量误差，因此无论是大电流或小电流都能准确无误地反映，同时无论是驱动仪表或者是驱动继电保护装置只使用一个线圈即可。在提高准确度的同时减少了铁芯线圈个数和铁芯线圈重量。4、从电容均压绝缘体的邻近末屏抽取的电压讯号经处理后变换成光讯号传输可以克服电磁式电压互感器引起电力系统铁磁谐振过电压的缺点，也可以克服电容式电压互感器低压回路的铁磁谐振缺点。5、低压的光讯号传输不受电磁干扰的影响，电表测量结果更准确，驱动继电保护装置动作更可靠。6、具有光信号输出的干式互感器有无油、无瓷、无气、防火、防爆、防污闪，维护工作量小，安全可靠性高等优点。附图说明图1为按照本专利技术，一字形导杆的具有光信号输出的干式互感器示意图。图2为按照本专利技术，U形导杆的具有光信号输出的干式互感器示意图。图3为按照本专利技术，具有光信号输出的干式互感器与光纤连接后驱动电表和继电保护装置的工作原理图。具体实施例一额定电压为110kV，额定电流为1200A，一字型导电杆的具有光信号输出的干式互感器，可以同时用作穿墙套管和电流、电压测量及继电保护，其制作步骤如下 a.选择直径为Φ30的铜棒作导电杆。b.考虑到110kV电压需要1米的空气间隙，确定箱体的长度约1米，则导电杆的长度选择为3.5米。c.在导杆上包绕一层半导电带。d.半导电带外开始包绕第一层绝缘带，每层厚约1.5毫米，然后用铝箔紧密地敷设第一层电容屏，铝箔长度3米，再包绕绝缘带，循环往复直至第18个电容屏，每个电容屏的长度依次缩短100毫米，并将带绝缘皮的直径为2.5平方毫米的金属导线经弹簧箍压紧在第18屏上，用作测量引线。e.继续包绕第19屏和第20屏，用同样方法将带绝缘皮的直径为2.5平方毫米的金属导线经弹簧箍压紧在此屏上用于末屏引线。f.将热缩管缩紧在整个电容均压绝缘体上，并将测量引线和末屏引线露出在绝缘体腰部的热缩管外。g.测量引线和末屏引线与处理器盘面上的电压输入端子和电流输入端子连接。h.将无磁芯线圈套装在电容均压绝缘体末屏外并将处理器固定在末屏外紧靠无磁芯线圈附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有光信号输出的干式互感器，包括导电体１，有机绝缘薄膜和金属或半导电材料交替包绕的电容均压绝缘体２，用金属导线绕制在无磁性材料骨架上的无磁芯线圈３，将电流和电压信号变成光信号的处理器４，箱体５，线夹６，其特征在于在一字形或Ｕ形导电体１外设置半导电层７，在半导电层外交替包绕若干层绝缘薄膜和若干个金属或半导电材料构成的圆筒形电容屏８，绝缘薄膜和电容屏径向逐渐扩大轴向逐渐缩短，有机绝缘外护套１１紧密包裹在电容均压绝缘体２外，在邻近末层的电容屏上固定一条带绝缘皮的测量引线９，并从末屏上引出一条末屏引线１０，测量引线和末屏引线都接在由光、电器件构成的具有将接入的电信号转换为光信号的处理器４的电压输入端子１５上，电容均压绝缘体末屏外套装并机械固定无磁芯线圈３，无磁芯线圈的两端引线１２、１３接在处理器电流输入端子１６上，处理器４设有光信号输出端子１７及接地端子，处理器４具有金属材料或非金属材料外壳，装设在电容均压绝缘体的末屏外，电容均压绝缘体的末屏、无磁芯线圈和处理器外设置金属或非金属箱体５，超出箱体两端的电容均压绝缘体的外护套１１表面设置硅橡胶伞裙１４。

【技术特征摘要】
1.一种具有光信号输出的干式互感器，包括导电体1，有机绝缘薄膜和金属或半导电材料交替包绕的电容均压绝缘体2，用金属导线绕制在无磁性材料骨架上的无磁芯线圈3，将电流和电压信号变成光信号的处理器4，箱体5，线夹6，其特征在于在一字形或U形导电体1外设置半导电层7，在半导电层外交替包绕若干层绝缘薄膜和若干个金属或半导电材料构成的圆筒形电容屏8，绝缘薄膜和电容屏径向逐渐扩大轴向逐渐缩短，有机绝缘外护套11紧密包裹在电容均压绝缘体2外，在邻近末层的电容屏上固定一条带绝缘皮的测量引线9，并从末屏上引出一条末屏引线10，测量引线和末屏引线都接在由光、电器件构成的具有将接入的电信号转换为光信号的处理器4的电压输入端子15上，电容均压绝缘体末屏外套装并机械固定无磁芯线圈3，无磁芯线圈的两端引线12、13接在处理器电流输入端子16上，处理器4设有光信号输出端子17及接地端子，处理器4具有金属材料或非金属材料外壳，装设在电容均压绝缘体的末屏外，电容均压绝缘体的末屏、无磁芯线圈和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王如璋，
申请(专利权)人：王如璋，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]