專利名稱：具有光信號輸出的干式互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有光信號輸出的干式互感器，屬于高壓電器領(lǐng)域，用于變電站內(nèi)測量電流、電壓或者啟動繼電保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的互感器有以下幾種(1)電磁式充油互感器和充SF6氣體互感器；(2)有機(jī)絕緣干式互感器；(3)光電互感器。電磁式充油互感器已有百年以上歷史，一、二次繞組間是油紙絕緣，外絕緣是瓷套，二次繞組是鐵心線圈，靠電磁感應(yīng)獲得的電流信號和電壓信號通過導(dǎo)線驅(qū)動電表和繼電保護(hù)裝置。近幾十年來發(fā)明了充SF6氣體的互感器，更高絕緣強(qiáng)度的SF6氣體替代了油絕緣，其他與電磁式充油互感器相近。上述兩種互感器都不同程度地存在著滲漏、污染環(huán)境、維護(hù)工作量大、事故率較高，且體積大、重量重等問題。
近年來，我國出現(xiàn)了有機(jī)絕緣干式電流互感器，它雖然仍是電磁式互感器，但絕緣材料更換為有機(jī)絕緣薄膜，絕緣為電容均壓式結(jié)構(gòu)，無油、無瓷、防火、防爆、防污閃，體積小、重量輕、基本不需維護(hù)，安全可靠性高。
最近，ABB等國外公司的500kV光電式互感器己進(jìn)入我國，并己投入電網(wǎng)運行。國內(nèi)有些公司也都在爭相開發(fā)光電式互感器并已有十幾臺產(chǎn)品投入試運行。光電式互感器的傳感器、采集器、信號處理器、數(shù)摸轉(zhuǎn)換器、光電轉(zhuǎn)換器及供給上述裝置電源的激光接受、變換、供電系統(tǒng)均置于高壓端，將電信號轉(zhuǎn)換成光信號后經(jīng)光纖從高壓端傳至低壓，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后驅(qū)動電表和繼電保護(hù)裝置。光電式互感器得以發(fā)展和應(yīng)用的原因是由于近年來電表都已改成電子式并繼電保護(hù)裝置己換成微機(jī)保護(hù)，所需功率很小。但光電式互感器還存在以下幾個問題(1)置于高壓端的傳感器、處理器等部分和電源供電系統(tǒng)易受環(huán)境干擾影響不太穩(wěn)定；(2)光纖承受全部高壓，雖然光纖絕緣很好，但需要有高絕緣的支承載體，通常是將光纖置于充油或充氣的瓷套內(nèi)，充油或充氣絕緣結(jié)構(gòu)的弱點就必然會反映出來，使高壓絕緣部分成為光電互感器的一個復(fù)雜和容易發(fā)生事故的部件；(3)光電互感器是一個新生事物，還沒有運行經(jīng)驗，用戶對此種絕緣結(jié)構(gòu)還無信心，推廣還需很長的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，發(fā)明一種集有機(jī)絕緣干式套管或電流互感器與光電互感器優(yōu)點于一體的具有光信號輸出的干式互感器。
在結(jié)構(gòu)上用有機(jī)絕緣干式電流互感器的電容均壓絕緣體作主絕緣承擔(dān)全部高電壓，在電容均壓絕緣體中利用電容分壓原理從靠近末屏的電容屏上抽取低電壓信號用于測量電壓，使其成為具有高壓電容C1和低壓電容C2的電容分壓器。同時在電容均壓絕緣體的末屏外套裝無磁芯線圈測量電流。將電壓信號和電流信號輸入電信號轉(zhuǎn)換為光信號的處理器，從處理器輸出光信號至光纖，通過光纖傳至遠(yuǎn)方控制室，再變成電信號驅(qū)動電表和繼電保護(hù)裝置，其原理圖見圖3。
按照本發(fā)明提供的具有光信號輸出的干式互感器，包括導(dǎo)電體1，有機(jī)絕緣薄膜和金屬或半導(dǎo)電材料交替包繞的電容均壓絕緣體2，用金屬導(dǎo)線繞制在無磁性材料骨架上的無磁芯線圈3，將電流和電壓信號變成光信號的處理器4，箱體5，線夾6，其特征在于在一字形或U形導(dǎo)電體1外設(shè)置半導(dǎo)電層7，在半導(dǎo)電層外交替包繞若干層絕緣薄膜和若干個金屬或半導(dǎo)電材料構(gòu)成的圓筒形電容屏8，絕緣薄膜和電容屏徑向逐漸擴(kuò)大軸向逐漸縮短，有機(jī)絕緣外護(hù)套11緊密包裹在電容均壓絕緣體2外，在鄰近末層的電容屏上固定一條帶絕緣皮的測量引線9，并從末屏上引出一條末屏引線10，測量引線和末屏引線都接在由光、電器件構(gòu)成的具有將接入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號的處理器4的電壓輸入端子15上，電容均壓絕緣體末屏外套裝并機(jī)械固定無磁芯線圈3，無磁芯線圈的兩端引線12、13接在處理器電流輸入端子16上，處理器4設(shè)有光信號輸出端子17及接地端子，處理器4具有金屬材料或非金屬材料外殼，裝設(shè)在電容均壓絕緣體的末屏外，電容均壓絕緣體的末屏、無磁芯線圈和處理器外設(shè)置金屬或非金屬箱體5，超出箱體兩端的電容均壓絕緣體的外護(hù)套11表面設(shè)置硅橡膠傘裙14。
所述的導(dǎo)電體1是導(dǎo)電桿或?qū)щ姽?，由金屬材料制成，是一字形或U型。
所述的在鄰近末層的電容屏上固定一條帶絕緣皮的測量引線9是指用機(jī)械的方法將一條帶絕緣皮的測量引線固定在靠近末屏的若干個圓筒形電容屏中的一個上。
所述的無磁芯線圈3是用金屬絲繞制在非磁性材料制成的骨架上的線圈。
所述的處理器4是一個面板上設(shè)有電壓輸入端子15電流輸入端子16和光信號輸出端子17的盒體，盒體內(nèi)有電信號處理器和電信號轉(zhuǎn)換為光信號的光電轉(zhuǎn)換器。
所述的硅橡膠傘裙14粘接或套裝在電容均壓絕緣體外護(hù)套的表面上。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、一字形導(dǎo)電桿的具有光信號輸出的干式互感器可將穿墻套管、電流互感器、電壓互感器三種電器結(jié)合為一體；U形導(dǎo)電桿的具有光信號輸出的干式互感器可將電流互感器和電壓互感器結(jié)合為一體。這種組合電器可以減少占地面積，降低設(shè)備造價和工程造價。
2、具有光信號輸出的干式互感器的電容均壓絕緣體承擔(dān)全部高壓，使測量電流的無磁芯線圈、測量電壓的低壓電容C2和處理器都處于地電位，解決了光電互感器的傳感器、處理器和電源供電系統(tǒng)處于高電位所帶來的不穩(wěn)定問題和所需電源的供給問題，同時光纖傳輸由高壓變成低壓，解決了光電互感器中光纖承受高電壓所需的高壓絕緣載體的諸多難題。
3、無磁芯線圈是空心線圈，不會如鐵芯線圈那樣因鐵芯飽和造成測量誤差，因此無論是大電流或小電流都能準(zhǔn)確無誤地反映，同時無論是驅(qū)動儀表或者是驅(qū)動繼電保護(hù)裝置只使用一個線圈即可。在提高準(zhǔn)確度的同時減少了鐵芯線圈個數(shù)和鐵芯線圈重量。
4、從電容均壓絕緣體的鄰近末屏抽取的電壓訊號經(jīng)處理后變換成光訊號傳輸可以克服電磁式電壓互感器引起電力系統(tǒng)鐵磁諧振過電壓的缺點，也可以克服電容式電壓互感器低壓回路的鐵磁諧振缺點。
5、低壓的光訊號傳輸不受電磁干擾的影響，電表測量結(jié)果更準(zhǔn)確，驅(qū)動繼電保護(hù)裝置動作更可靠。
6、具有光信號輸出的干式互感器有無油、無瓷、無氣、防火、防爆、防污閃，維護(hù)工作量小，安全可靠性高等優(yōu)點。


圖1為按照本發(fā)明，一字形導(dǎo)桿的具有光信號輸出的干式互感器示意圖。
圖2為按照本發(fā)明，U形導(dǎo)桿的具有光信號輸出的干式互感器示意圖。
圖3為按照本發(fā)明，具有光信號輸出的干式互感器與光纖連接后驅(qū)動電表和繼電保護(hù)裝置的工作原理圖。
具體實施例一額定電壓為110kV，額定電流為1200A，一字型導(dǎo)電桿的具有光信號輸出的干式互感器，可以同時用作穿墻套管和電流、電壓測量及繼電保護(hù)，其制作步驟如下
a.選擇直徑為Φ30的銅棒作導(dǎo)電桿。
b.考慮到110kV電壓需要1米的空氣間隙，確定箱體的長度約1米，則導(dǎo)電桿的長度選擇為3.5米。
c.在導(dǎo)桿上包繞一層半導(dǎo)電帶。
d.半導(dǎo)電帶外開始包繞第一層絕緣帶，每層厚約1.5毫米，然后用鋁箔緊密地敷設(shè)第一層電容屏，鋁箔長度3米，再包繞絕緣帶，循環(huán)往復(fù)直至第18個電容屏，每個電容屏的長度依次縮短100毫米，并將帶絕緣皮的直徑為2.5平方毫米的金屬導(dǎo)線經(jīng)彈簧箍壓緊在第18屏上，用作測量引線。
e.繼續(xù)包繞第19屏和第20屏，用同樣方法將帶絕緣皮的直徑為2.5平方毫米的金屬導(dǎo)線經(jīng)彈簧箍壓緊在此屏上用于末屏引線。
f.將熱縮管縮緊在整個電容均壓絕緣體上，并將測量引線和末屏引線露出在絕緣體腰部的熱縮管外。
g.測量引線和末屏引線與處理器盤面上的電壓輸入端子和電流輸入端子連接。
h.將無磁芯線圈套裝在電容均壓絕緣體末屏外并將處理器固定在末屏外緊靠無磁芯線圈附近。
i.無磁芯線圈兩端引線與處理器盤面上的電流輸入端子連接。
j.箱體套裝在無磁芯線圈和處理器外電容均壓絕緣體末屏內(nèi)，并與電容均壓絕緣體固定。
k.電容均壓絕緣體外護(hù)套暴露在箱體外的兩端部分套裝整體硅橡膠傘裙。
具體實施例二額定電壓為110kV，額定電流為1200A，U形導(dǎo)電桿的具有光信號輸出的干式互感器，可以同時用于電流、電壓測量及繼電保護(hù)，其制作步驟如下a.選擇直徑為Φ30的銅棒為導(dǎo)電桿并彎成U形。
b.重復(fù)具體實施例一中的b至k步驟。
具體實施例三額定電壓為110kV，額定電流為1200A，一字形或U形導(dǎo)電桿的具有光信號輸出的干式電壓互感器，僅限于電壓測量及繼電保護(hù)，其制作步驟如下a.選擇直徑為Φ30的銅棒為導(dǎo)電桿做成一字形或U形。
b.重復(fù)具體實施例一中的b至g步驟。
c.箱體套裝在處理器外電容均壓絕緣體末屏內(nèi)，并與電容均壓絕緣體固定。
d.電容均壓絕緣體外護(hù)套暴露在箱體外的兩端部分套裝整體硅橡膠傘裙。
具體實施例四額定電壓為110kV，額定電流為1200A，一字形或U形導(dǎo)電桿的具有光信號輸出的干式電流互感器，僅限于電流測量及繼電保護(hù)，其制作步驟如下a.選擇直徑為Φ30的銅棒為導(dǎo)電桿做成一字形或U形。
b.重復(fù)具體實施例一中的b至c步驟。
c.半導(dǎo)電帶外開始包繞第一層絕緣帶，每層厚約1.5毫米，然后用鋁箔緊密地敷設(shè)第一層電容屏，鋁箔長度3米，再包繞絕緣帶，循環(huán)往復(fù)直至第20個電容屏，每個電容屏的長度依次縮短100毫米，并將帶絕緣皮的直徑為2.5平方毫米的金屬導(dǎo)線經(jīng)彈簧箍壓緊在第20屏上，用作末屏引線。
d.將熱縮管縮緊在整個電容均壓絕緣體上，并將測量引線和末屏引線露出在絕緣體腰部的熱縮管外。
e.重復(fù)具體實施例一中的h至k步驟。
權(quán)利要求
1.一種具有光信號輸出的干式互感器，包括導(dǎo)電體1，有機(jī)絕緣薄膜和金屬或半導(dǎo)電材料交替包繞的電容均壓絕緣體2，用金屬導(dǎo)線繞制在無磁性材料骨架上的無磁芯線圈3，將電流和電壓信號變成光信號的處理器4，箱體5，線夾6，其特征在于在一字形或U形導(dǎo)電體1外設(shè)置半導(dǎo)電層7，在半導(dǎo)電層外交替包繞若干層絕緣薄膜和若干個金屬或半導(dǎo)電材料構(gòu)成的圓筒形電容屏8，絕緣薄膜和電容屏徑向逐漸擴(kuò)大軸向逐漸縮短，有機(jī)絕緣外護(hù)套11緊密包裹在電容均壓絕緣體2外，在鄰近末層的電容屏上固定一條帶絕緣皮的測量引線9，并從末屏上引出一條末屏引線10，測量引線和末屏引線都接在由光、電器件構(gòu)成的具有將接入的電信號轉(zhuǎn)換為光信號的處理器4的電壓輸入端子15上，電容均壓絕緣體末屏外套裝并機(jī)械固定無磁芯線圈3，無磁芯線圈的兩端引線12、13接在處理器電流輸入端子16上，處理器4設(shè)有光信號輸出端子17及接地端子，處理器4具有金屬材料或非金屬材料外殼，裝設(shè)在電容均壓絕緣體的末屏外，電容均壓絕緣體的末屏、無磁芯線圈和處理器外設(shè)置金屬或非金屬箱體5，超出箱體兩端的電容均壓絕緣體的外護(hù)套11表面設(shè)置硅橡膠傘裙14。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有光信號輸出的干式互感器，其特征在于導(dǎo)電體1是導(dǎo)電桿或?qū)щ姽?，由金屬材料制成，是一字形或U型。
3.按照權(quán)利要求1所述的具有光信號輸出的干式互感器，其特征在于在鄰近末層的電容屏上固定一條帶絕緣皮的測量引線9是指用機(jī)械的方法將一條帶絕緣皮的測量引線固定在靠近末屏的若干個圓筒形電容屏中的一個上。
4.按照權(quán)利要求1所述的具有光信號輸出的干式互感器，其特征在于所述的無磁芯線圈3是用金屬絲繞制在非磁性材料制成的骨架上的線圈。
5.按照權(quán)利要求1所述的具有光信號輸出的干式互感器，其特征在于所述的處理器4是一個面板上設(shè)有電壓輸入端子15，電流輸入端子16和光訊號輸出端子17的盒體，盒體內(nèi)有電訊號處理器和電訊號轉(zhuǎn)換為光訊號的光電轉(zhuǎn)換器。
6.按照權(quán)利要求1所述的具有光信號輸出的干式互感器，其特征在于所述的硅橡膠傘裙11粘接或套裝在電容均壓絕緣體外護(hù)套的表面上。
全文摘要
一種具有光信號輸出的干式互感器，由電容均壓絕緣體承擔(dān)高壓，由無磁芯線圈提供電流測量信號，由電容均壓絕緣體提供電壓測量信號，并分別將電流信號和電壓信號輸入處理器，并轉(zhuǎn)換成光信號輸出，集電流和電壓互感器功能于一體，減少設(shè)備造價，減少占地，還具有誤差小，抗干擾性能好，維護(hù)工作量小，安全可靠性高等優(yōu)點。
文檔編號G01R15/00GK1770336SQ20041008628
公開日2006年5月10日 申請日期2004年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月1日
發(fā)明者王如璋 申請人:王如璋