專利名稱：一種保護用電子式組合互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種保護用電子式組合互感器，尤其是用于電力系統(tǒng)繼電保護的電子式組合互感器。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)的繼電保護設(shè)備都需要從一次回路采集電流電壓信號。安裝在SF6開關(guān)設(shè)備上的電子式電壓互感器使用同軸圓柱高壓電容器，用金屬材料制造高低壓電極，二次電壓經(jīng)電子跟隨放大器輸出。采用帕克呂斯電光效應(yīng)原理的電子式電壓互感器用高壓電場對偏振光調(diào)制，通過光纖傳輸?shù)桨惭b在底座的電子設(shè)備上，最后轉(zhuǎn)換為電信號。電子式電流互感器的電流信號除了使用有磁芯的電流互感器提取外，還可以使用沒有磁芯的電流互感器即羅果夫斯基線圈或安裝在一次電流導(dǎo)體一側(cè)的矩形互感線圈提取。采用法拉第磁光效應(yīng)的電子式電流互感器用一次電流磁場對偏振光調(diào)制，通過光纖傳輸?shù)桨惭b在底座的電子設(shè)備上，最后轉(zhuǎn)換為電信號。電子式組合互感器在一支高壓套管內(nèi)裝有電流和電壓互感器，已有的結(jié)構(gòu)使用膜紙或全膜絕緣電力電容器，通過電容分壓原理把一次側(cè)高電壓變換為二次電壓，經(jīng)電子跟隨放大器輸出，也可以使用數(shù)字采樣模塊變換為數(shù)字信號輸出。電流信號大多使用羅果夫斯基線圈采集，為了簡化絕緣設(shè)計，電流信號在高壓側(cè)通過數(shù)字采樣模塊變換為數(shù)字信號，通過光纖傳輸?shù)桨惭b在底座的電子設(shè)備上，最后轉(zhuǎn)換為電信號輸出。也有的使用磁光效應(yīng)，用一次電流磁場對偏振光調(diào)制，通過光纖傳輸?shù)桨惭b在底座的電子設(shè)備上，最后轉(zhuǎn)換為電信號。這些電子式組合互感器的工作都不能離開電子線路，還要依靠工作電源，同時固體絕緣電容器也有絕緣不可恢復(fù)的隱患，它雖然在很大程度上克服了電磁式和電容式互感器絕緣結(jié)構(gòu)的缺點，降低了制造成本，但在容易出現(xiàn)過電壓的電力系統(tǒng)中，電子線路的工作可靠性比電工器件差，在降低絕緣事故率的同時，設(shè)備失效率增加了。

發(fā)明內(nèi)容
為了改進現(xiàn)有保護用電子式組合互感器的絕緣結(jié)構(gòu)和降低成本，進一步降低設(shè)備絕緣事故和失效率，本實用新型提供一種保護用電子式組合互感器。它是在充SF6氣體的高壓絕緣套管頂部安裝復(fù)合導(dǎo)電材料制造的同軸圓柱電極，構(gòu)成壓縮氣體電容器，通過電容分壓原理提取一次側(cè)電壓信號，經(jīng)相位校正環(huán)節(jié)和電子補償線路輸出。同時在同軸圓柱電容器的低壓電極內(nèi)安裝互感線圈，通過電磁感應(yīng)原理提取一次側(cè)電流信號，經(jīng)積分電容以及相位校正環(huán)節(jié)，最后經(jīng)電子補償線路輸出。
本實用新型的技術(shù)方案可用附

圖1、附圖2和附圖3說明。圖中，I1為一次電流，U1為一次電壓，M1為主互感線圈，M2為輔互感線圈，CD為積分電容，R為積分電阻，r為主互感線圈M1的電阻，L為M1的漏電感，CVD為電容分壓器，其中C1為同軸圓柱電容器，用作高壓臂電容，C2為低壓臂電容器，R2為校正電阻，TV1為隔離變壓器，Ra為負荷電流采樣電阻，Rb為負荷電阻，IC為電子放大器。TV2、TV3為信號變壓器，U2為電流互感器輸出信號，U3為電壓互感器輸出信號。電流的變換原理可用圖2的等效電路說明，當(dāng)一次回路流過電流 時，在主互感線圈中感應(yīng)出電勢E·m1=jωM1I·1,]]>在輔互感線圈中感應(yīng)出電勢E·m2=jωM2I·1,]]>根據(jù)電路理論，可得到以下關(guān)系U·2=M1I·1CD(R+r(R+r)2+(ωL-1ωCD)2-jωL-1ωCD(R+r)2+(ωL-1ωC)2)-jωM2I·1]]>取M2=M1ωCD·1ωCD-ωL(R+r)2+(ωL-1ωCD)2,]]>則U2的相位誤差得到完全補償。由于互感器的變比誤差以基波定義，所以計算M2時ω根據(jù)50Hz取值。其它頻率分量的誤差以有效值定義，相移對變換精度的影響比較小。這樣通過互感線圈和積分電容器的作用，完成了一次電流的變換并在低壓側(cè)輸出，滿足了繼電保護設(shè)備對電流信號的要求。電壓的變換原理可以用圖3的等效電路說明，圖3中，R1為復(fù)合材料電極的等效電阻，根據(jù)電路理論，可得到以下關(guān)系U·3=U·1·C1C1+C2·1+jωR2C21+jω(R1+R2)C1C2C1+C2.]]>只要調(diào)整R2使得R1C1＝R2C2，相位誤差就能得到完全補償。為了避免接地干擾，二次電壓U3經(jīng)隔離變壓器TV1輸出。當(dāng)U2和U3與繼電保護設(shè)備的輸入回路連接時，回路電流在信號源內(nèi)阻上產(chǎn)生電壓降，電流電壓變換的準確度有所降低，為此需要進行誤差補償。補償線路是一個電子線性放大器，從串接在輸出回路的負荷電流取樣電阻Ra上取出電壓，放大后的電壓信號經(jīng)隔離變壓器TV2反饋到輸出回路，設(shè)電流電壓變換系統(tǒng)信號源內(nèi)阻抗為Zg，取樣輸入電壓為Uin，電子放大器輸出電壓為Uout，只要滿足以下關(guān)系U·outU·in=Zg+RaRa,]]>并且TV2的極性正確，則輸出電壓U3和U2的負荷誤差可以得到足夠好的補償。二次負荷電阻Rb的作用是減小發(fā)生過電流時的回路阻抗。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生事故，一次電流增加到超出電子放大器的動態(tài)范圍時，放大器的保護環(huán)節(jié)動作，補償回路不工作，這時Rb承受二次回路的大部分電流。為了使一次導(dǎo)體磁場盡量不受阻擋地穿過互感線圈，同軸圓柱高壓電極和低壓電極用復(fù)合材料制成，它是在非金屬材料的殼體表面，被復(fù)一薄層金屬材料，使產(chǎn)生的渦流足夠小，對一次導(dǎo)體磁場的衰減可以忽略。為了提高互感線圈的靈敏度和抗干擾能力，一次電流導(dǎo)體可以沿高壓端頭彎曲，增加穿過互感線圈的磁場。
本實用新型的有益效果之一是提高了工作的可靠性。電流信號由一次電流通過電磁感應(yīng)在二次互感線圈上產(chǎn)生，電壓信號通過氣體絕緣電容器產(chǎn)生，二次輸出不依賴電子線路，既降低了電磁式和電容式互感器的絕緣事故率，又減小了電子式互感器的失效率。有益效果之二是結(jié)構(gòu)比光學(xué)和光纖傳輸式電子互感器簡單，制造成本低，安裝與維護方便。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖1是本實用新型的原理電路圖。
圖2是電流信號的等效電路圖。
圖3是電壓信號的等效電路圖。
圖4是電子式互感器一個實施例的剖面構(gòu)造圖。
圖中1.一次電流導(dǎo)體，2.同軸圓柱電容器高壓電極，3.同軸圓柱電容器低壓電極，，4.主互感線圈，5.輔互感線圈，6.絕緣墊，7.高壓絕緣套管，8.信號引下線，9.低壓電極支柱，10.底座，11.電流信號處理單元，12.二次輸出端子，13.電壓信號處理單元。
具體實施方式
在圖4所示實施例中，同軸圓柱電容器高壓電極(2)安裝在高壓絕緣套管(7)頂部，彎曲成∏形的一次電流導(dǎo)體(1)安裝在高壓電極外面，低壓電極支柱(9)通過絕緣墊(6)支撐同軸圓柱電容器低壓電極(3)，繞成矩形的主互感線圈(3)和輔互感線圈(4)安裝在低壓電極內(nèi)，同軸圓柱電極的殼體材料為玻璃鋼，在高壓電極的內(nèi)表面和低壓電極的外表面被復(fù)一層0.02mm厚的銅箔，主、輔互感線圈首尾端出線以及低壓電極的引下線(8)沿著低壓電極支柱內(nèi)腔從支柱頂部引到安裝在底座(10)的電流信號處理單元(11)和電壓信號處理單元(13)，處理后的信號經(jīng)二次輸出端子(12)與繼電保護設(shè)備的信號采樣輸入端連接。
權(quán)利要求1.一種保護用電子式組合互感器，使用電容分壓器提取電壓信號，使用互感線圈提取電流信號，其特征是電容分壓器的高壓臂電容器為同軸圓柱結(jié)構(gòu)，互感線圈安裝在同軸圓柱電容器的低壓電極內(nèi)。
專利摘要一種保護用電子式組合互感器。它是在充SF
文檔編號G01R19/00GK2826782SQ200520096749
公開日2006年10月11日 申請日期2005年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月13日
發(fā)明者王宇瓊 申請人:王宇瓊