一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電流互感器，特別是一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器。
【背景技術(shù)】
[0002]電磁式電流互感器由閉合的鐵芯和繞組組成，是電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)測(cè)量、保護(hù)和控制目的不可或缺的設(shè)備。一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，電磁式電流互感器經(jīng)過(guò)不斷地發(fā)展和改進(jìn)，技術(shù)成熟，工藝完善，已廣泛應(yīng)用于電力行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。然而電磁式電流互感器自身特性決定其具有易飽和、非線性等缺點(diǎn)。電磁式電流互感器在使用中，有很多因素會(huì)導(dǎo)致鐵芯飽和，以致造成重大損失。例如互感器一次側(cè)短路電流過(guò)大，互感器二次側(cè)負(fù)載過(guò)大或者二次側(cè)開路等情況發(fā)生時(shí)，電磁式電流互感器鐵芯就會(huì)飽和，從而導(dǎo)致鐵芯損耗增加，產(chǎn)生高熱，損壞絕緣甚至爆炸；比差和角差增大，失去準(zhǔn)確性；二次側(cè)產(chǎn)生數(shù)千伏高壓且改變波形，對(duì)人身和設(shè)備造成危害。電磁式電流互感器鐵芯的主要作用是磁耦合，通常由硅鋼片等導(dǎo)磁性能良好的材料制成。一般情況下，磁導(dǎo)率越高，互感器凈度越高，鐵芯抗飽和性能就越好。然而，磁導(dǎo)率再高的材料也依然存在磁飽和的問(wèn)題。目前，沒有發(fā)現(xiàn)磁導(dǎo)率無(wú)窮大的材料，所以，電磁式電流互感器鐵芯磁飽和問(wèn)題會(huì)一直存在，要解決電磁式電流互感器鐵芯磁飽和所帶來(lái)的一系列問(wèn)題必須另辟蹊徑。
[0003]空心線圈電流互感器。又稱為Rogowski線圈式電流互感器，是電子式電流互感器的一種?？招木€圈往往由漆包線均勻繞制在環(huán)形骨架上制成，骨架采用塑料、陶瓷等非鐵磁材料，其相對(duì)磁導(dǎo)率與空氣的相對(duì)磁導(dǎo)率相同(近似為I)，這是空心線圈有別于帶鐵心的電流互感器的一個(gè)顯著特征。由于空心線圈電流互感器不存在鐵芯，自然也不會(huì)有鐵芯飽和的問(wèn)題。空心線圈電流互感器原理圖見說(shuō)明書附圖的圖1。空心線圈電流互感器的工作原理為:當(dāng)變化的Ix通過(guò)中間的導(dǎo)體時(shí)，在空心線圈中產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)使空心線圈兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)e (t)o利用電子電路對(duì)e (t)積分變換便可求得被測(cè)電流Ix。
[0004]塑料、陶瓷等材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性有待研宄。測(cè)量精度不夠高，目前不能做計(jì)量:1)、空心線圈不含鐵芯，其輸出信號(hào)會(huì)受到外界變化磁場(chǎng)的影響；2)、穿過(guò)線圈的一次導(dǎo)體的位置變動(dòng)會(huì)影響線圈的輸出信號(hào)；3)、環(huán)境溫度的變化會(huì)影響電子電路的積分和濾波等環(huán)節(jié)，從而影響互感器的輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，不改變電磁式電流互感器的現(xiàn)有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用霍爾元件對(duì)鐵芯內(nèi)部磁通的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在電磁式電流互感器鐵芯飽和瞬間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使相應(yīng)的保護(hù)回路或者運(yùn)行人員迅速做出正確處理，防止事故擴(kuò)大。尤其可以防止鐵芯飽和所產(chǎn)生的互感器爆炸或損壞事故。
[0006]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0007]一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，包括兩個(gè)U型鐵芯拼合而成的主鐵芯，所述主鐵芯上纏繞有一次繞組I1、測(cè)量繞組12、保護(hù)繞組13，在兩個(gè)U型鐵芯拼合處設(shè)置霍爾元件U，霍爾元件U用于對(duì)主鐵芯內(nèi)部磁通進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，霍爾元件U輸出端信號(hào)連接保護(hù)回路。在兩個(gè)U型鐵芯的一個(gè)或者兩個(gè)拼合處放置霍爾元件U。
[0008]霍爾元件U與鐵芯呈一定傾斜角度。
[0009]霍爾元件U輸出端信號(hào)通過(guò)放大電路連接保護(hù)回路。
[0010]所述U型鐵芯通過(guò)硅鋼材料卷制切割而成。
[0011]所述兩個(gè)U型鐵芯拼合成閉合主磁通回路。
[0012]所述U型鐵芯為半圓形、或者方形。
[0013]本實(shí)用新型一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，能在不論何種因素導(dǎo)致的鐵芯飽和現(xiàn)象出現(xiàn)的第一時(shí)間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使保護(hù)回路或者運(yùn)行人員在故障產(chǎn)生的第一時(shí)間做出正確的處理措施，保護(hù)電氣設(shè)備和人員的安全，將鐵芯飽和帶來(lái)的危害降低到最小。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為【背景技術(shù)】中所述空心線圈電流互感器結(jié)構(gòu)原理圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]原理分析:
[0017]霍爾效應(yīng)在1879年被物理學(xué)家霍爾發(fā)現(xiàn)，它表明當(dāng)電流通過(guò)一個(gè)位于磁場(chǎng)中的導(dǎo)體時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)對(duì)導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)垂直于電子運(yùn)動(dòng)方向上的作用力，從而在垂直于導(dǎo)體與磁感線的兩個(gè)方向上產(chǎn)生電勢(shì)差。如今，隨著材料工藝和電子技術(shù)的高速發(fā)展，霍爾傳感器可以作為開/關(guān)傳感器或者線性傳感器，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。本實(shí)用新型利用霍爾傳感器，監(jiān)測(cè)電磁式電流互感器鐵芯內(nèi)部磁場(chǎng)變化，從而實(shí)現(xiàn)電磁式電流互感器的鐵芯飽和自報(bào)警。
[0018]本實(shí)用新型一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，由傳統(tǒng)電磁式電流互感器，線性霍爾元件以及必要的放大電路組成?；窘Y(jié)構(gòu)如圖2所示。不同于傳統(tǒng)電磁式電流互感器的是，鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器的鐵芯采用取向硅鋼材料卷制切割而成，由兩個(gè)U型鐵芯I拼合成閉合電路，為開放式結(jié)構(gòu)。在其中一個(gè)或者兩個(gè)拼合處放置霍爾元件U，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵芯內(nèi)部磁通的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。為實(shí)現(xiàn)在不同電壓等級(jí)和不同設(shè)備中的應(yīng)用，本實(shí)用新型一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，可以將霍爾元件U輸出端信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路或者直接接入保護(hù)回路。
[0019]如圖2所示，一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，包括兩個(gè)U型鐵芯I拼合而成的主鐵芯，所述主鐵芯上纏繞有一次繞組I1、測(cè)量繞組12、保護(hù)繞組13，在兩個(gè)U型鐵芯I拼合處設(shè)置霍爾元件U，霍爾元件U用于對(duì)主鐵芯內(nèi)部磁通進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，霍爾元件U輸出端信號(hào)連接保護(hù)回路。
[0020]在兩個(gè)U型鐵芯I的一個(gè)或者兩個(gè)拼合處放置霍爾元件U。在保證一、二次絕緣的基礎(chǔ)上霍爾元件理論上，霍爾元件U可以放置在鐵芯的任何一處，也可與鐵芯成一定角度(與鐵芯平行除外)。所述U型鐵芯I為半圓形、或者方形。所述兩個(gè)U型鐵芯I拼合成閉合主磁通回路。U型鐵芯I目前使用最多的是冷軋或者熱軋硅鋼片卷制切割而成。但理論上，除此硅鋼片以外的其他適合做電流互感器鐵芯的材料都適用于本實(shí)用新型方案。
[0021]霍爾元件U輸出端信號(hào)通過(guò)放大電路連接保護(hù)回路，UD為霍爾元件U工作電壓；UH為霍爾元件U輸出信號(hào)，可接放大回路。利用霍爾效應(yīng)監(jiān)測(cè)電流互感器鐵芯內(nèi)部磁通變化，在磁通接近飽和時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，包括兩個(gè)U型鐵芯(I)拼合而成的主鐵芯，所述主鐵芯上纏繞有一次繞組(II)、測(cè)量繞組(12)、保護(hù)繞組(13)，其特征在于，在兩個(gè)U型鐵芯(I)拼合處設(shè)置霍爾元件(U)，霍爾元件(U)用于對(duì)主鐵芯內(nèi)部磁通進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，霍爾元件(U)輸出端信號(hào)連接保護(hù)回路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，其特征在于，在兩個(gè)U型鐵芯(O的一個(gè)或者兩個(gè)拼合處放置霍爾元件(U)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，其特征在于，霍爾元件(U)與鐵芯(I)呈一定傾斜角度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，其特征在于，霍爾元件(U)輸出端信號(hào)通過(guò)放大電路連接保護(hù)回路。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，其特征在于，所述U型鐵芯(I)通過(guò)娃鋼材料卷制切割而成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，其特征在于，所述兩個(gè)U型鐵芯(I)拼合成閉合主磁通回路。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，其特征在于，所述U型鐵芯(I)為半圓形、或者方形。
【專利摘要】一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，包括兩個(gè)U型鐵芯拼合而成的主鐵芯，所述主鐵芯上纏繞有一次繞組I1、測(cè)量繞組I2、保護(hù)繞組I3，在兩個(gè)U型鐵芯拼合處設(shè)置霍爾元件U，霍爾元件U用于對(duì)主鐵芯內(nèi)部磁通進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，霍爾元件U輸出端信號(hào)連接保護(hù)回路。在兩個(gè)U型鐵芯的一個(gè)或者兩個(gè)拼合處放置霍爾元件U。本實(shí)用新型一種鐵芯飽和自報(bào)警電流互感器，不改變電磁式電流互感器的現(xiàn)有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，利用霍爾元件對(duì)鐵芯內(nèi)部磁通的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。在電磁式電流互感器鐵芯飽和瞬間發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使相應(yīng)的保護(hù)回路或者運(yùn)行人員迅速做出正確處理，防止事故擴(kuò)大。尤其可以防止鐵芯飽和所產(chǎn)生的互感器爆炸或損壞事故。
【IPC分類】H01F27/40, H01F38/30, H01F27/24
【公開號(hào)】CN204651156
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520421785
【發(fā)明人】金開昌
【申請(qǐng)人】中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月18日