專利名稱：由在環(huán)路形式中固定的電纜構(gòu)成的電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種呈電纜形式的電流傳感器，所述電纜環(huán)繞在需要由傳感器監(jiān)視的導(dǎo)體元件的周圍；本發(fā)明進(jìn)一步涉及設(shè)計(jì)成容納所述電纜的電器設(shè)備或可應(yīng)用所述電纜的電器設(shè)備。
背景技術(shù)：
電流傳感器用于電力分配設(shè)備中，由于電流在正監(jiān)視的元件中流動(dòng)，通過(guò)在傳感器中引起的電流來(lái)識(shí)別特定種類的故障(特別是短路)。電流傳感器也存在于電力分配設(shè)備中的斷路器，斷開(kāi)電力線以便在短路發(fā)生時(shí)自動(dòng)中斷電流。隨后不久實(shí)行電力線的自動(dòng)重新閉合以便盡可能快地重建電流。然而，只有由于短路引起的故障是臨時(shí)的且已消失，此操作才有價(jià)值。如果故障持續(xù)，那么斷路器必須再次斷開(kāi)電力線；但是，例如氣體絕緣變電站等一些類型的設(shè)備可能已經(jīng)因重新閉合操作而受到損壞。因此，需要使用電流傳感器以便檢驗(yàn)在自動(dòng)重新閉合發(fā)生之前故障確實(shí)已消失，以便防止重新閉合。有許多電流傳感器不適合此應(yīng)用，因?yàn)槠湓跍y(cè)量范圍的一部分上變得飽和，或因?yàn)槠洳痪哂谐杀壤捻憫?yīng)，這使其不太能夠監(jiān)視短路所特有的高電流。這種情況尤其會(huì)出現(xiàn)在具有磁芯的變壓器。在不具有此缺點(diǎn)的電流傳感器當(dāng)中，可能是以下傳感器其采用用于以環(huán)路形式固定在待監(jiān)視的元件周圍的電纜的形式，且包含布置在電纜內(nèi)并充當(dāng)變壓器的繞組。這些傳感器基于羅戈夫斯基(Rogowski)所提出的測(cè)量原理，目前以羅戈夫斯基命名此類傳感器。然而，此類傳感器的已知模型確實(shí)具有一些缺點(diǎn)難以以任何準(zhǔn)確度且以可重復(fù)方式形成環(huán)路，使得測(cè)量特性隨著其直徑和變壓器所對(duì)向的角度而變化。此困難存在于以下兩種傳感器中末端被從一端延伸到另一端的條帶加強(qiáng)使得其具有重疊部分的傳感器；以及末端以面對(duì)關(guān)系嚙合在套管內(nèi)部的傳感器，這是因?yàn)檠b配不準(zhǔn)確且導(dǎo)致電纜末端之間存在較大間隙，且這還使測(cè)量不夠準(zhǔn)確。此外，傳感器的裝配方式容易隨時(shí)間更改，這導(dǎo)致引起測(cè)量偏差的新的原因，且致使此類傳感器某種程度上不適于永久安裝在設(shè)備中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)一種上文所陳述的種類的改進(jìn)的傳感器，所述傳感器容易安裝在電設(shè)備(例如，氣體絕緣變電站或?qū)蚣芸针娏€的戶外襯套)中的固定位置中，且不因由于環(huán)路形成或隨時(shí)間的變化的不確定性而帶來(lái)任何測(cè)量誤差。本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)提供一種由電纜組成的電流傳感器，所述電纜用于作為環(huán)路通過(guò)接合電纜的兩個(gè)末端部分而固定在待監(jiān)視的導(dǎo)體元件周圍，所述電纜包含護(hù)套和布置在護(hù)套中的變壓器繞組，且所述傳感器進(jìn)一步包含具有用于容納并接合電纜的末端部分的孔的套管，其傳感器的特征在于所述接合套管含有電子校準(zhǔn)存儲(chǔ)器，所述電子校準(zhǔn)存儲(chǔ)器含有用于傳感器的校準(zhǔn)參數(shù)，且在所述孔中，含有閉合和斷開(kāi)裝置，所述閉合和斷開(kāi)裝置包括可變形圓形擋止環(huán)(Stop ring)，用于選擇性地確保電纜固持為閉合環(huán)路且使得能夠響應(yīng)于適于按壓所述擋止環(huán)的外部按鈕而斷開(kāi)環(huán)路，借此抓握且接著釋放電纜的末端部分中的一個(gè)，即可移動(dòng)的末端部分。位于套管內(nèi)部在電纜的至少一個(gè)末端部分前方(當(dāng)其插入于套管中時(shí))的所述環(huán) (其為非回位環(huán)(non-return ring))使得電纜的此可移動(dòng)末端部分能夠保持在適當(dāng)位置， 這確保傳感器在使用期間即使在較長(zhǎng)時(shí)間期間也保持閉合，而不管其可能遭受什么影響。在外部按鈕上有意按壓，能夠在非回位環(huán)上施加力以便在拆卸操作期間將傳感器斷開(kāi)。非回位裝置是針對(duì)電纜的靜止末端部分而提供。在一優(yōu)選實(shí)施例中，電纜的繞組與其末端齊平，而未插入任何實(shí)心墊片以閉合將防止繞組形成完整的圓的末端。所述末端為直線的，無(wú)任何凸起的部分。另外，套管在其整個(gè)長(zhǎng)度上為中空的，其具有在所有情形下具有恒定橫截面的孔，無(wú)任何對(duì)接元件。繞組因此借助直線末端部分的對(duì)接而形成為完整的圓，這通過(guò)簡(jiǎn)單的手動(dòng)壓力實(shí)現(xiàn)。測(cè)量質(zhì)量較好。 因?yàn)槿菁{套管內(nèi)部不存在對(duì)接元件，所以無(wú)任何情況防止末端部分的此對(duì)接發(fā)生，且當(dāng)裝配人員感覺(jué)到兩個(gè)末端部分由于正施加的力而接觸時(shí)，裝配人員知道傳感器因而完全形成環(huán)路，而不管怎樣都不必執(zhí)行任何其它調(diào)整或任何其它檢查。位于套管的兩側(cè)上且在電纜的兩個(gè)末端部分周圍的密封環(huán)提供對(duì)傳感器的密封， 這在眾多應(yīng)用中是必要的。套管的主體由非磁性材料(例如，非磁性不銹鋼或塑料材料)制成，以免干擾電流的測(cè)量。傳感器例如借助護(hù)套而具有必要的靈活性和強(qiáng)度，所述護(hù)套包括聚亞安酯外層和聚亞安酯或聚酰胺內(nèi)層，繞組嵌入在所述兩層之間。護(hù)套的內(nèi)層足夠厚以確保信號(hào)線固持在中心位置，這可改進(jìn)準(zhǔn)確性。在兩個(gè)實(shí)施例中，繞組的導(dǎo)體是用塑料材料的護(hù)套或用清漆絕緣的電線。在各種改進(jìn)中，傳感器可包含溫度傳感器或校準(zhǔn)裝置，這些各種額外構(gòu)件安置在套管的一分支中，所述分支經(jīng)提供用于在垂直方向上與套管的容納電纜的末端部分的兩個(gè)主要分支的外部連接。溫度傳感器幫助作出傳感器的校準(zhǔn)調(diào)整，且校準(zhǔn)裝置含有表征傳感器所進(jìn)行的測(cè)量的信息，以使得能夠立即將傳感器接收的信號(hào)轉(zhuǎn)換(在給定溫度下)為沿著正監(jiān)視的導(dǎo)體流動(dòng)的電流的值。


下文參考以下圖式描述本發(fā)明。圖1表示本發(fā)明的使用的一個(gè)實(shí)例；圖2、3和4是電流傳感器的三個(gè)視圖圖2是一般視圖，圖3顯示電纜的末端的接合，且圖4是電連接的視圖；以及圖5和6是顯示其中容納傳感器的設(shè)備的兩個(gè)視圖(分別在軸向截面和徑向截面中)。
具體實(shí)施例方式圖1顯示包括戶外襯套1的電力傳輸設(shè)備，所述戶外襯套1上方設(shè)有架空電力線。 屏蔽電纜2在襯套1下方，向下延伸；其以已知方式具有斷路器3和其它設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器4顯示為在架空襯套1的基底處，但其可在其它位置使用，且特定來(lái)說(shuō)在斷路器3周圍使用。電流傳感器由電纜5組成(見(jiàn)圖2和幻，電纜5能夠形成為環(huán)路，其末端部分彼此對(duì)接。電纜5具有護(hù)套外層8，其可由具有14mm外徑的柔性聚亞安酯制成；以及護(hù)套內(nèi)層9，其與外層8同心，且由聚亞安酯或聚酰胺制成。繞組10 (其導(dǎo)體是可用塑料護(hù)套或用清漆絕緣的電線)嵌入在護(hù)套的兩層之間，且在電纜5的整個(gè)長(zhǎng)度上從電纜的一端6延伸到其另一端7。繞組10終止于輸入電線11和輸出電線12，其中輸入電線11從電纜5延伸出來(lái)，輸出電線12從末端部分7向另一末端部分6延伸到內(nèi)層9內(nèi)部(在其本身延伸離開(kāi)電纜5之前)。護(hù)套內(nèi)層9可有利地相當(dāng)厚，以便不傳輸輸出電線12的任何大量移動(dòng)，且以便將其固持在電纜5的中心。傳感器4進(jìn)一步包含呈套管13形式的耦合件，其包括第一分支14，用于包含緊固在其內(nèi)的末端部分6 ；第二分支15，用于容納另一末端部分7，使得末端部分7能夠移動(dòng)并完全縮回；以及第三分支16，安置為與分支14和15成直角，輸入電線 11和輸出電線12容納在此第三分支中。第三分支16進(jìn)一步包含溫度傳感器18和校準(zhǔn)裝置19，校準(zhǔn)裝置19包括含有用于傳感器4的校準(zhǔn)參數(shù)及其序列號(hào)的存儲(chǔ)器，所述校準(zhǔn)參數(shù)和序列號(hào)用以使由于電流在傳感器所環(huán)繞的導(dǎo)體中流動(dòng)而在繞組10中引發(fā)的電流與施感電流(inducing current)相關(guān)， 以上提及的參數(shù)和序列號(hào)已事先通過(guò)適當(dāng)校準(zhǔn)獲得。第三分支16終止于端子接觸部件20， 所述端子接觸部件20具有到輸入電線11的連接22、到輸出電線12的連接23，以及到裝置 18和19的連接對(duì)。連接到分支20的控制單元(在一些其它圖式中表示為41)接收流經(jīng)繞組10的電流并控制裝置18和19。其還可將少量電流注射到電纜5中以便周期性地檢驗(yàn)其連續(xù)性。因?yàn)閬?lái)自傳感器的輸出信號(hào)的振幅較小(可能幾十毫伏/千安培)，所以控制單元優(yōu)選地位于附近，也就是說(shuō)距離不超過(guò)幾米。另外，鏈接電纜具有用于保護(hù)信號(hào)免受電磁干擾的影響的外部屏蔽物；而其所含有的導(dǎo)向連接21到M的兩對(duì)電線個(gè)別地?cái)Q在一起。控制單元視需要放大并處理來(lái)自傳感器的輸出信號(hào)。其還依據(jù)來(lái)自溫度變換器18的參數(shù)和裝置19的校準(zhǔn)參數(shù)控制此信號(hào)的校正。在本發(fā)明中，套管13具有延伸穿過(guò)其第一分支14及其第二分支15的通孔M ；電纜5的末端部分6和7是開(kāi)放的，也就是說(shuō)其不具有末端件；且繞組10與末端表面25齊平， 所述末端表面25為平直的(即，平坦的，或無(wú)任何凸起部分)，使得當(dāng)末端部分7被足夠猛烈地推動(dòng)到第二分支15中時(shí)電纜的末端可在孔M內(nèi)部某處對(duì)接在一起。耦合件13，具有在第一分支14和第二分支15中延伸穿過(guò)且優(yōu)選為圓柱形的孔54，使得能夠形成末端部分 6與7之間的接觸。繞組10因此在幾乎連續(xù)的圓周上延伸，這確保準(zhǔn)確的測(cè)量。由于將電纜5帶到此對(duì)接接觸狀態(tài)是所需的唯一調(diào)整，所以容易確?？煽康难b配。不需要檢驗(yàn)，也不需要任何再校準(zhǔn)。電纜相當(dāng)柔軟，因此其可彎曲到孔隙35中并從外部引入到凹槽32中；另外，孔隙35在其內(nèi)側(cè)相當(dāng)寬以便促進(jìn)套管13的引入以及電纜5的環(huán)路的閉合。其它重要特征為套管13具備用于阻擋電纜5的線性移動(dòng)的兩個(gè)擋止環(huán)42和43， 這些環(huán)在第一分支14和第二分支15中，在所述第一分支14和第二分支15中其保持在凹槽中。擋止環(huán)42和43中的每一個(gè)都具有接觸在末端部分6和7的護(hù)套外層8上的自由圓錐形部分44，所述部分44朝彼此定向使得由于圓錐形部分44的彈性變形而容易將末端部分6和7引入到套管13中，但末端部分的縮回受到阻礙，因?yàn)閳A錐形部分將其卡在適當(dāng)位置。電纜5借此在所有情形下固持在其閉合位置中，當(dāng)操作安裝在第二分支15中的按鈕45 時(shí)除外。此按鈕由以下各項(xiàng)組成外部部分46，其位于套管13外部且充當(dāng)指墊；珠子47，其可在形成于套管13中的凹槽48 (具有有限長(zhǎng)度)中移動(dòng)；以及，鼻部分49，其朝擋止環(huán)43 的圓錐形部分44延伸。當(dāng)推動(dòng)外部部分46時(shí)，按鈕45向內(nèi)移動(dòng)使得其鼻部分49在擋止環(huán)的圓錐形部分上施加推力以便使此圓錐形部分發(fā)生彈性變形，并從電纜末端部分7將其釋放，所述電纜末端部分7因而能夠撤回，使得電纜5的環(huán)路可斷開(kāi)。在圖3所示的正常位置中，按鈕45始終與擋止環(huán)43分離。凹槽48的長(zhǎng)度和位置經(jīng)選擇以便確保這兩個(gè)狀態(tài)。 套管13的第一分支14可不具有按鈕，電纜末端部分6因而永久固定于此分支中。套管13 進(jìn)一步包含在分支14和15中的另外兩個(gè)凹槽中的兩個(gè)圓形密封環(huán)50和51，用于以抓握方式承載于電纜5的末端部分6和7上且用于密封兩個(gè)末端的接點(diǎn)；第三分支16本身通過(guò)借助端子接觸部件20抵靠分支壓縮的第三密封件52而絕緣。圖5和6顯示具有氣體絕緣屏蔽電纜的傳感器4的使用。此處，傳感器4安置在待監(jiān)視的電纜30的護(hù)套部分觀和四的接點(diǎn)凸緣沈和27之間，所述接點(diǎn)凸緣沈和27延伸穿過(guò)護(hù)套部分觀和四的中心且由絕緣體31支撐。傳感器4布置在形成在凸緣的一個(gè) 26中的兩端連接的(endless)圓形凹槽32中，在具有氣密密封件34的絕緣徑向板33周圍。傳感器4的控制單元41顯示為緊固到另一凸緣25。螺栓孔40圍繞凹槽32使得這些孔不會(huì)影響測(cè)量，這是個(gè)有利的優(yōu)點(diǎn)。此實(shí)施例的基本要素是凹槽32應(yīng)僅經(jīng)由扇形孔隙35與外部連通，傳感器4能夠穿過(guò)扇形孔隙35引入，以電纜末端部分6開(kāi)始。電纜5因此通過(guò)繞組本身漸漸推進(jìn)到凹槽 32中以便在耦合件13已裝配到凹槽32中時(shí)自然地形成環(huán)路。出于此目的，孔隙35的邊緣53相當(dāng)接近凹槽32的切線，且電纜5相當(dāng)柔軟，使得其能夠彎曲到孔隙35中且從外部引入到凹槽32中；且孔隙35在其內(nèi)側(cè)末端處足夠大以使得容易引入套管13并閉合電纜5 的環(huán)路。此布置使得可避免在有必要對(duì)傳感器4實(shí)行任何處理時(shí)拆除電纜30的護(hù)套。另一布置涉及獨(dú)立的測(cè)試?yán)@組36，其可用于通過(guò)注射電流(其擴(kuò)增初級(jí)電流)來(lái)測(cè)試傳感器4。此測(cè)試?yán)@組36 (其并非非常具有侵入性)不需要任何拆卸。其可為可用接點(diǎn)37形成環(huán)路的開(kāi)放電纜，且可由特定數(shù)目的匝組成，由電流產(chǎn)生器38供應(yīng)電力。其通過(guò)穿過(guò)徑向板33與傳感器4之間的凸緣沈和27形成的孔39。另一側(cè)在凸緣沈和27外部通過(guò)以便圍繞傳感器4的截面。
權(quán)利要求
1.一種電流傳感器G)，其由電纜( 組成，所述電纜( 用于通過(guò)將所述電纜(5)的兩個(gè)末端部分(6、7)接合而以環(huán)路形式固定在待監(jiān)視的導(dǎo)體元件(30)周圍，所述電纜包含護(hù)套(8、9)和布置在所述護(hù)套中的變壓器繞組(10)，且所述傳感器進(jìn)一步包含具有用于容納并接合所述電纜( 的所述末端部分(6、7)的孔(54)的套管(13)，所述傳感器的特征在于，所述接合套管含有電子校準(zhǔn)存儲(chǔ)器(19)，所述電子校準(zhǔn)存儲(chǔ)器(19)含有用于所述傳感器的校準(zhǔn)參數(shù)，且在所述孔(54)中，含有閉合和斷開(kāi)裝置，所述閉合和斷開(kāi)裝置包括可變形圓形擋止環(huán)(43)，用于選擇性地確保所述電纜固持為閉合環(huán)路，且使得能夠響應(yīng)于適于按壓所述擋止環(huán)的外部按鈕0 而斷開(kāi)所述環(huán)路，借此抓握且接著釋放所述電纜的所述末端部分中的一個(gè)，即可移動(dòng)的末端部分(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于所述孔(54)延伸穿過(guò)整個(gè)所述套管 (13)，所述繞組(10)與所述電纜的所述末端部分的平坦端面0 齊平，借此使得所述電纜的所述直線末端部分能夠相互依靠地彼此對(duì)接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于所述擋止環(huán)具有用于以抓握方式承載于所述電纜的所述末端部分上的圓錐形部分G4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一權(quán)利要求所述的電流傳感器，其特征在于其還包含另一可變形圓形擋止環(huán)(42)，用于確保所述電纜的作為靜止末端部分(6)的另一末端部分通過(guò)以抓握方式承載于所述靜止末端部分上而得以固持。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的電流傳感器，其特征在于所述套管(13) 具有圍繞所述電纜(5)的所述末端部分的密封環(huán)(50、51)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一權(quán)利要求所述的電流傳感器，其特征在于所述護(hù)套包括聚亞安酯外層(8)和聚亞安酯或聚酰胺內(nèi)層(9)，且所述繞組(10)嵌入在所述兩層(8、9) 之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于其包含溫度傳感器 (18)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3到5中任一權(quán)利要求所述的電流傳感器，其特征在于由所述溫度傳感器(18)和所述校準(zhǔn)存儲(chǔ)器(19)組成的群組中的至少一個(gè)安置在所述套管(1 的分支 (16)中，所述分支(16)適于連接到外部電控制單元Gl)且垂直于所述套管的容納所述電纜(5)的所述末端部分(6、7)的另外兩個(gè)分支(14、15)。
9.一種電設(shè)備，其適于包含根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的電流傳感器，所述電設(shè)備的特征在于其具有經(jīng)由向外分叉的孔隙(35)與外部連通的圓形內(nèi)部凹槽(32)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電設(shè)備，其特征在于其包含用于測(cè)試所述電流傳感器(4) 的測(cè)試?yán)@組(36)，所述測(cè)試?yán)@組圍繞所述凹槽的一部分而布置，部分在所述設(shè)備的孔(39) 中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的電流傳感器，其應(yīng)用于監(jiān)視氣體絕緣變電站(3)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的電流傳感器，其應(yīng)用于監(jiān)視導(dǎo)向架空電力線的戶外襯套(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳感器，包括環(huán)繞在待監(jiān)視的元件周圍的電纜(5)，且包含基于羅戈夫斯基原理的繞組(10)。所述傳感器的特點(diǎn)在于在其末端(6、7)處為開(kāi)放的，也就是說(shuō)所述繞組(10)與所述電纜(5)的端面(25)齊平，且通過(guò)使所述兩個(gè)末端對(duì)接在一起而實(shí)現(xiàn)所述繞組和圓周上的測(cè)量的完美連續(xù)性。此電纜可具有溫度傳感器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中保持所述傳感器的測(cè)量特性。所述傳感器可靠且準(zhǔn)確，且其可永久地放置在電設(shè)備中或容易地進(jìn)行更換。
文檔編號(hào)G01R15/18GK102365553SQ201080014247
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者帕特里斯·裘格, 讓·呂克·雷恩 申請(qǐng)人:法國(guó)阿海琺集團(tuán)輸配電自動(dòng)中心