電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力行業(yè)使用的一種交流電流互感器，尤其涉及電纜穿心式全屏蔽電 子電流互感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 電流互感器是電力系統(tǒng)中最基本的設(shè)備之一。
[0003] 歷經(jīng)一百多年的發(fā)展，迄今為止還沒有一種電流互感器能單獨用其一個二次繞組 或一個空心線圈的兩端提供一個信號同時為電流測量計量和電流保護控制提供實質(zhì)性的 應(yīng)用，換句話說，測量用電流互感器不能作為保護用電流互感器使用，保護用電流互感器不 能作為測量用電流互感器使用，兩者都不單獨具備同時測量與保護的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供可同時實現(xiàn)測量用電流互感器和保 護用電流互感器功能的電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器，其包括作為單匝式一次繞組的單芯交聯(lián)電纜，由 非磁性金屬材料成型的屏蔽盒以及設(shè)置于屏蔽盒內(nèi)部的二次繞組，所述二次繞組纏繞在圓 環(huán)形繞線骨架上，所述屏蔽盒接地，屏蔽盒對應(yīng)二次繞組的中心孔處設(shè)有非磁性金屬管構(gòu) 成的金屬通孔，作為單匝式一次繞組的單芯交聯(lián)電纜穿過屏蔽盒金屬通孔設(shè)置，所述二次 繞組的兩端分別通過一接地電阻接地，所述二次繞組的兩端與一電子電路板上指定的兩個 輸入端通過兩芯航空插接頭和雙芯屏蔽信號電纜進行電連接，所述電子電路板設(shè)置于一接 地的金屬屏蔽箱內(nèi)，所述電子電路板上設(shè)有信號處理電路，所述二次繞組的兩端向電子電 路板上的指定的兩個輸入端即信號處理電路的兩個同相輸入端輸出采樣信號，所述信號處 理電路對輸入的采樣信號進行處理之后在電路的兩個輸出端同時輸出一個用于電流測量 計量的測量信號和一個用于電流保護控制用的保護信號，測量信號和保護信號均為正弦波 形的模擬信號。
[0006] 所述二次繞組兩端輸出的采樣信號是差模信號，為兩個相位相反、幅值相等、并與 一次電流成正比的對地電壓信號。
[0007] 所述的作為單匝式一次繞組的單芯交聯(lián)電纜穿過屏蔽盒金屬通孔設(shè)置，單芯交聯(lián) 電纜的額定電壓就是該電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器的額定工作電壓，單芯交聯(lián)電纜 的允許載流量就是該電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器的額定一次電流，單芯交聯(lián)電纜的 銅帶或銅絲屏蔽層按有關(guān)技術(shù)規(guī)定制作設(shè)置接地線接地，單芯交聯(lián)電纜的端部具有壓接的 接線端子并且該單芯交聯(lián)電纜端部按有關(guān)技術(shù)規(guī)定制作設(shè)置與該單芯交聯(lián)電纜電壓等級 相應(yīng)的電纜預(yù)制終端裝置或電纜終端頭，所述的單芯交聯(lián)電纜作為互感器的單匝式一次繞 組應(yīng)串聯(lián)連接在待測的電力線路上。
[0008] 所述圓環(huán)形繞線骨架為冷軋硅鋼板材料制成的圓環(huán)形卷鐵芯，所述設(shè)置于屏蔽盒 內(nèi)部的二次繞組是采用普通的漆包線纏繞在圓環(huán)形卷鐵芯上，構(gòu)成低壓干式絕緣的單匝穿 心式鐵芯電流互感器，該鐵芯電流互感器的額定二次電流為5A，準(zhǔn)確級為0. 5級，圓環(huán)形卷 鐵芯的截面積滿足在一次電流達(dá)到設(shè)計的額定準(zhǔn)確限值一次電流時圓環(huán)形卷鐵芯不飽和， 所述的二次繞組的中心孔內(nèi)徑尺寸比單匝一次繞組所選用的單芯交聯(lián)電纜的外徑大8~ 10mm，圓環(huán)形卷鐵芯的內(nèi)徑、外徑及高度根據(jù)圓環(huán)形卷鐵芯的截面積、二次繞組的中心孔內(nèi) 徑、二次繞組的匝數(shù)、漆包線線徑以及滿足圓環(huán)形卷鐵芯具有最小平均磁路長并使圓環(huán)形 卷鐵芯有繞制漆包線空間的條件決定，所述二次繞組的兩端分別通過一接地電阻接地，每 個接地電阻的阻值相同，為〇. 01D~〇. 1D。
[0009] 所述圓環(huán)形繞線骨架為非磁性圓環(huán)形繞線骨架，所述設(shè)置于屏蔽盒內(nèi)部的二次繞 組纏繞在非磁性圓環(huán)形繞線骨架上構(gòu)成空心線圈，所述的單芯交聯(lián)電纜穿過屏蔽盒金屬通 孔設(shè)置構(gòu)成空心線圈電流互感器，所述二次繞組即空心線圈的兩端分別通過一接地電阻接 地，每個接地電阻的阻值相同，為50D~10KD。
[0010] 所述屏蔽盒包括可容納纏繞在圓環(huán)形繞線骨架上的二次繞組的殼體、可拆卸的底 蓋和非磁性金屬管；所述殼體相對兩面對應(yīng)二次繞組的中心孔處設(shè)有與該中心孔同軸的圓 孔；所述非磁性金屬管穿過圓孔設(shè)置，所述的非磁性金屬管在屏蔽盒的殼體裝入二次繞組 后穿過二次繞組的中心孔且金屬管的兩端分別與殼體的相對兩面的圓孔孔邊緊密電連接 后形成屏蔽盒的金屬通孔；所述非磁性金屬管是一薄壁的管子，管子的內(nèi)徑尺寸比作為單 匝式一次繞組的單芯交聯(lián)電纜的外徑大，管子的外徑尺寸比二次繞組的中心孔內(nèi)徑??；作 為單匝式一次繞組的單芯交聯(lián)電纜穿過屏蔽盒金屬通孔設(shè)置；所述底蓋可拆卸安裝于殼體 的底部，所述底蓋的中心裝配有一雙芯航空插接頭；所述底蓋為內(nèi)凹式，所述底蓋通過螺絲 固定于殼體底部內(nèi)側(cè)，所述的屏蔽盒接地。
[0011] 所述二次繞組的兩端通過屏蔽盒底蓋上的兩芯航空插接頭、雙芯屏蔽信號電纜 的兩芯以及設(shè)在接地的金屬屏蔽箱箱體上的兩芯航空插接頭與金屬屏蔽箱內(nèi)的電子電路 板上信號處理電路的兩個同相輸入端一一對應(yīng)電連接，雙芯屏蔽信號電纜兩端的屏蔽層接 地。
[0012] 所述信號處理電路包括十個電路模塊；第一電路模塊是由兩個其截止頻率為工頻 頻率的一階低通濾波器構(gòu)成的同相并聯(lián)的濾波放大電路，其增益是可調(diào)的；第二和第三電 路模塊是相同的，都是由兩個其截止頻率為工頻頻率的二階巴特沃斯低通濾波器構(gòu)成具有 固定增益的同相并聯(lián)的濾波放大電路；第四、第五、第八和第九電路模塊是相同的，都是由 兩個可調(diào)整的超前移相電路構(gòu)成的同相并聯(lián)的相位調(diào)整電路；第七電路模塊是由兩個電壓 跟隨器構(gòu)成的同相并聯(lián)的阻抗變換電路；第六和第十電路模塊是相同的，都是由一個差動 放大電路后接一個電壓跟隨器構(gòu)成的信號輸出電路； 所述二次繞組的兩端向電子電路板上指定的兩個輸入端即信號處理電路的第一電路 模塊的兩個同相輸入端輸入采樣信號，第一電路模塊的兩個輸出端與第二電路模塊的兩個 輸入端電連接，第二電路模塊的兩個輸出端的輸出分成兩路：一路與第三電路模塊的兩個 輸入端電連接，第三電路模塊的兩個輸出端與第四電路模塊的兩個輸入端電連接，第四電 路模塊的兩個輸出端與第五電路模塊的兩個輸入端電連接，第五電路模塊的兩個輸出端與 第六電路模塊的兩個輸入端電連接，在第六電路模塊的電壓跟隨器輸出端輸出用于電流測 量計量的測量信號，所述測量信號為正弦波形的模擬信號；第二電路模塊輸出的另一路與 第七電路模塊的兩個輸入端電連接，第七電路模塊的兩個輸出端與第八電路模塊的兩個輸 入端電連接，第八電路模塊的兩個輸出端與第九電路模塊的兩個輸入端電連接，第九電路 模塊的兩個輸出端與第十電路模塊的兩個輸入端電連接，在第十電路模塊的電壓跟隨器輸 出端輸出用于電流保護控制的保護信號，所述保護信號為正弦波形的模擬信號。
[0013] 所述信號處理電路中的電路模塊是可以增、減的，當(dāng)被測量的電流中包含更為嚴(yán) 重的諧波干擾時，可以在第一電路模塊后面增添一個與第二或第三電路模塊完全相同的、 由兩個其截止頻率為工頻頻率的二階巴特沃斯低通濾波器構(gòu)成的具有固定增益的同相并 聯(lián)濾波放大電路；當(dāng)被測量的電流中的諧波干擾較少且需要獲取更為快捷的保護信號時， 可以把第七電路模塊的兩個輸入端由和第二電路模塊兩個輸出端的電連接改為與第一電 路模塊兩個輸出端的電連接。
[0014] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，即采用交聯(lián)電纜作為互感器的單匝式一次繞組，互感 器一、二次繞組之間的絕緣由交聯(lián)電纜的交聯(lián)聚乙烯絕緣層來承擔(dān)，從而改變了傳統(tǒng)的絕 緣油、電工瓷、六氟化硫氣體等絕緣方式；改變傳統(tǒng)鐵芯設(shè)計增加其有效截面積，又通過對 鐵芯截面積、中心孔內(nèi)徑、二次繞組匝數(shù)和漆包線線徑等計算并經(jīng)實驗性繞制后再調(diào)整得 到鐵芯的幾何尺寸以便盡可能的減小鐵芯的平均磁路長，降低二次負(fù)荷阻抗并把傳統(tǒng)的電 流互感器的電流輸出改變?yōu)殡妷盒盘栞敵?，從而降低了互感器的誤差；采用接地的非磁性 金屬材料屏蔽盒屏蔽一次繞組及其它外部空間對二次繞組采樣信號的電磁干擾，并應(yīng)用一 個可方便增減、可靈活連接應(yīng)用的信號處理電路繼續(xù)處理微弱的、受干擾的采樣信號，從而 提高了信號的測量精度和擴展了信號的可測量范圍；最終把一個二次繞組的兩端提供的一 個采樣信號，即把一個來源于同一采樣點、同一信號源的信號變成一個測量信號和一個保 護信號同時為電流測量計量和保護控制使用，換句話說，本發(fā)明的技術(shù)方案使得一個纏繞 在圓環(huán)形卷鐵芯骨架或非磁性圓環(huán)形繞線骨架上的二次繞組同時具備了測量功能和保護 功能，測量用電流互感器和保護用電流互感器能夠合并成一個電流互感器共用；并且本發(fā) 明采用的技術(shù)方案是依據(jù)所選用的單芯交聯(lián)電纜來作為互感器的單匝式一次繞組的，所以 被選用的單芯交聯(lián)電纜的額定電壓就是該電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器的額定工作 電壓，單芯交聯(lián)電纜的允許載流量就是該電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器的額定一次電 流，大大簡化互感器設(shè)計及工藝制造，擴大了互感器的適用范圍。
【附圖說明】
[0015] 以下結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明； 圖1本發(fā)明電纜穿心式全屏蔽電子電流互感器屏蔽盒和內(nèi)裝的二次繞組及兩個接地 電阻的正面局部剖視圖； 圖2本發(fā)明電纜穿心式全屏蔽電