专利名称：组合式受电变电设备功能变压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及组合式受电变电设备功能变压器，更详细地说是涉及配电用变压器的线圈与电流互感器(CT)和仪用变压器(PT)的线圈通过电磁感应原理进行电气连接、并通过将这些装置用绝缘浇注材料使其整体单元化构成具有受电变电设备功能的组合式受电变电设备功能变压器。
在变电所等处设置的机柜内部，以配电用变压器为中心按需要安装有测定电流用的电流互感器、测定电压用的仪用变压器和断路器，各装置用电缆连接。作为上述变压器，为防止性能恶化和绝缘保护，已知可用合成树脂等浇封成干式浇注成形变压器。
由上述变压器和电流互感器以及仪用变压器构成的变电设备，因各装置都是按单台构成配置在机柜内部，所以两个装置的连接部分或电缆本身是露出的。在这种情况下，当清扫或维护检修构成变电设备的各装置时，作业人员如进入机柜内部，则可能误触上述露出的高压部分而发生触电事故，因而是极其危险的。还应指出因各装置分开单独设置，存在着机柜内作业繁杂、内部空间得不到有效利用、设备趋于大型化同时制造成本增加的缺点。另外，现电流互感器所连接的电流表，由于使用的是动圈式仪表，其指针在动作时要流过大电流，所以这也成为触电事故的原因。而仪用变压器连接的电压表因是接触式的，所以同样也是造成电事故的原因。
另外，在机柜内部往往会有昆虫和老鼠等进入，这时该昆虫和老鼠等如碰触露出的高压部分而发生触电，则也有招致该电流互感器及仪用变压器性能恶化或损坏的问题。就是说，在现有的机柜内，对作业人员触电事故和老鼠等造成的触电事故的对策是不充分的，例如作业人员的触电事故上升到一年时间达数百件，对此期待着提出解决方案。
本发明鉴于上述现有技术固有的缺点，提出极好地解决这些缺点的方案，其目的是提供可防止触电事故同时实现设备小型化的组合式受电变电设备功能变压器。
为达到上述目的，本发明涉及的组合式受电变电设备功能变压器的特征在于将电流互感器和仪用变压器的线圈靠近配电用变压器的线圈配置，使这些线圈通过电磁感应原理进行电气连接，并在上述配电用变压器线圈、电流互感器和仪用变压器线圈周围填充以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料而整体单元化。
为达到上述目的，本申请的另一发明涉及的组合式受电变电设备功能变压器的结构特征在于在配电用变压器线圈的外表面按规定的厚度被覆以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料而单元化，在该浇注成形后的变压器线圈单元体与应连接于该变压器线圈的电流互感器和仪用变压器线圈的周围填充以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料而进一步整体单元化，并使各电流互感器和仪用变压器线圈与上述配电用变压器线圈在上述绝缘浇注材料内部通过电磁感应原理进行电气连接。
为达到上述目的，本申请的另一发明的组合式受电变电设备功能变压器的结构特征在于在配电用变压器线圈的外表面被覆规定厚度的以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料而单元化，将该浇注成形后的变压器线圈单元体与应连接于该变压器线圈的电流互感器和仪用变压器线圈以及应连接于该变压器的断路器周围填充以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料而进一步整体单元化，各电流互感器和仪用变压器线圈与上述配电用变压器线圈通过电磁感应原理进行电气连接、而上述断路器则通过导线进行电气连接。
图1是表示本发明的第1实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的说明图。
图2是表示电流互感器和仪用变压器与绕组的位置关系的说明图。
图3是作为本发明的第1实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的电路图。
图4是组合式受电变电设备功能变压器的外观正视图。
图5是表示本发明的第2实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的说明图。
图6是表示本发明的第3实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的说明图。
图7是表示本发明的第4实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的说明图。符号说明12绝缘浇注材料
22绝缘浇注材料24变压器线圈Tr变压器CT电流互感器PT仪用变压器VCB 断路器以下，一边参照附图一边列举最适当的例子对本发明的组合式受电变电设备功能变压器进行说明。
图1是本发明的第1实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的简略构成图，电流互感器CT和仪用变压器PT的线圈成非接触状态靠近配电用变压器Tr(单相或3相等的组合)的线圈24配置，使这些线圈通过电磁感应原理进行电气连接。而且，通过在变压器Tr的线圈24、变流器CT和仪用变压器PT的线圈周围填充绝缘浇注材料12而整体单元化，构成集中了电流互感器CT和仪用变压器PT的具有受电变电设备功能的变压器Tr。就是说，变压器Tr的线圈24、电流互感器CT和仪用变压器PT的线圈利用绝缘浇注材料12整体浇注成形之后，成为其高压部分不露出到外部的结构。该组合式受电变电设备功能变压器Tr被收容配置在作为保护外壳的机柜10的内部。作为绝缘浇注材料12，最好使用环氧树脂、聚酯等合成树脂或丁基橡胶、乙烯·丙烯橡胶等合成橡胶。在变压器Tr的线圈24、电流互感器CT和仪用变压器PT的线圈整体浇注成形时，可适当选择使磁场不通到外部，或使其通到外部。
图2简略地表示出变压器Tr线圈24与数字式电流互感器CT和仪用变压器PT线圈的关系，其结构是在使电流互感器CT的线圈相对于变压器Tr线圈24的一个绕组19成非接触的临近状态下，用电流表A测定电流(参照图2(a))。另外，如图2(b)所示，其结构是在使仪用变压器PT的线圈相对于变压器Tr线圈24的一个绕组19成非接触的临近状态下，用电压表V测定电压。就是说，因加在线圈24的一个绕组19上的电压极小，通过使电流互感器CT和仪用变压器PT的线圈对绕组19处于非接触状态，且配置距离极小，所以可使流过电流互感器CT和仪用变压器PT的电流极小(例如0.1～0.01mA)。因此，能够将发热抑制到极低的程度，在提高安全性的同时，可以实现成本的降低。电流表A和电压表V被整体地浇封在绝缘浇注材料12的内部。
另外，在变压器Tr的制造过程中，上述电流互感器CT和仪用变压器PT被整体地一起制造，因此使所有带电部分都不会露出到变压器本体的外部。也可将电流互感器CT所连接的电流表A和仪用变压器PT所连接的电压表V设置在绝缘浇注材料12的外部。
图3是表示变压器Tr电路图的一个例子，通过在变压器Tr线圈24(二次绕组)和仪用变压器PT的线圈(三次绕组)之间的电磁感应，实现利用该仪用变压器PT的测定。而通过在变压器Tr线圈24(二次绕组)和电流互感器CT的线圈之间的电磁感应结构，实现利用该电流互感器CT的测定。这样一来，由于变压器Tr线圈24与电流互感器CT和仪用变压器PT线圈通过电磁感应原理非接触地进行电气连接，足以使流过这两个电气仪表的电流达到极小的程度，因而可实现显著的小型化。在图3所示的电路例子中，电流互感器CT和仪用变压器PT还连接有设在线圈内的测定、显示、数据输出、打印输出部分26，该输出部分26可用数字显示电压、电流、功率、相位、缺相和高次谐波，或根据需要而能进行打印输出。附带说一下，该输出部分26在图4示出的变压器Tr外表面的规定位置上备有例如液晶显示盘28，利用设在该输出部分26的切换按钮30，可切换各种测定值或数据显示。上述电流互感器CT的线圈也可以与变压器Tr线圈24(一次绕组)或仪用变压器PT的线圈(三次绕组)通过电磁感应原理进行电气连接。
引入上述机柜10内部的连接变压器Tr的电缆18也用绝缘浇注材料12浇封在内。因此，在机柜10内部高压部分不露出，所以在进行各装置的清扫或维护检修作业时，作业人员即使进入机柜10内部进行作业也没有触电的危险。通过将电流互感器CT和仪用变压器PT浇封，可提高其耐久寿命，同时可以对昆虫和老鼠等触电造成的性能恶化和损坏防患于未然。作为电缆18的绝缘浇注材料12，为在检修等工作时能看清内部(电缆)，最好采用透明的材质，而且是柔性材质。
对于变压器Tr线圈24本身来说，由于其周围用绝缘浇注材料12填充而被单元化，所以几乎不存在因该线圈24本身发热等引起火灾或其他故障的可能性。而对于电流互感器CT和仪用变压器PT来说，如上所述，由于流过极微弱的电流，所以发生故障的可能性极小，在其耐用年限之前能可靠地工作。附带说一下，作为变压器Tr的容量，虽可使用从小容量到大容量的各种容量，但若作为实例列举，例如可使用2000KVA～20000KVA的容量。而且即使是大容量变压器，也几乎没有发生火灾或其他故障的可能性。
在绝缘浇注材料12中与电流互感器CT和仪用变压器PT对应的位置，建议设一个与外部连通的通孔(图中未画出)，使其能够散热。另外，配置在上述机柜10内的变压器Tr与电缆18的连接部分不在机柜10的内部，作业人员在没有接触危险的地方(例如在地下)进行连接，所以可以使机柜10内部完全没有露出的高压部分。
图5是第2实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的简略结构图，配电用变压器Tr的线圈24按规定的厚度被覆绝缘浇注材料22而被单元化。在该浇注成形后的变压器Tr线圈24单元体与应连接于该变压器Tr线圈24的电流互感器CT和仪用变压器PT线圈的周围填充绝缘浇注材料12而整体单元化。电流互感器CT和仪用变压器PT的线圈与上述变压器Tr的线圈24都在绝缘浇注材料22、12内部，与上述实施例相同，通过电磁感应原理进行电气连接。就是说，第2实施例中的组合式受电变电设备功能变压器Tr，其高压部分也不露出，所以可防止发生作业人员触电事故和火灾危险。在绝缘浇注材料12中与变流器CT和仪用变压器PT对应的位置设有与外部连通的通孔12a、12a，可促进散热。
图6是第3实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的简略结构图，在利用绝缘浇注材料22浇注成形后的变压器Tr线圈24的单元体与应连接于该变压器Tr线圈24的电流互感器CT和仪用变压器PT线圈、以及应连接于变压器Tr的断路器VCB的周围填充绝缘浇注材料12而整体单元化。而且，电流互感器CT和仪用变压器PT的线圈与上述变压器Tr的线圈24通过电磁感应原理进行电气连接，而断路器VCB则通过导线与变压器Tr的线圈24进行电气连接。这样，通过在变压器Tr线圈24、变流器CT和仪用变压器PT的线圈、以及断路器VCB的周围填充绝缘浇注材料12而整体单元化，构成集中了电流互感器CT、仪用变压器PT和断路器VCB的具有受电变电设备功能的组合式受电变电设备功能变压器Tr。
在第3实施例中，变压器Tr的二次侧还通过电磁感应原理与另一个电流互感器CT的线圈进行电气连接，该电流互感器CT的线圈也用绝缘浇注材料12整体单元化。因此，高压部分完全不会露出。在机柜10的内部配线电缆18也用透明的柔性绝缘材料等浇注材料20被覆。
在连接于上述变压器Tr线圈24的二次侧的电流互感器CT连接了一个配置在绝缘浇注材料12外部的过电流判断电路(或最大负荷测试器)14，该过电流判断电路14同时与上述断路器VCB连接。而当变压器Tr内流过超过额定值的电流时，该电流被电流互感器CT检出，并通过上述过电流判断电路14使断路器VCB动作而将电路瞬时切断，构成对变压器Tr的保护。在绝缘浇注材料12中与断路器VCB对应的位置设有通孔12c，可以散热并使可动部分平滑动作。
代替利用上述过电流判断电路14使断路器VCB动作，还可以使适当的报警灯闪亮或用蜂鸣器等发出报警声响。另外，用于保护变压器Tr的电流互感器CT及过电流判断电路14也可以配置在变压器Tr线圈24的一次侧。按这种方式使用过电流判断电路14时的优点在于，可以不用最大使用功率单位kVA而按实际使用量的单位kW(＝kVA×功率因数)向用户提供变压器Tr。
在第3实施例中，由于断路器VCB与变压器Tr的线圈24浇注成形为一个整体，从断路器VCB到变压器Tr的线圈24的部分不露出在外，所以可防止在该部位的触电事故。而且，各装置之间不需要用电缆连接，所以可降低成本，同时可进一步使设备整体小型化。对将变流器CT和仪用变压器PT整体浇注成形后的变压器Tr，也可以配置能自由装卸的用另一种方法浇注成形的断路器VCB。另外，也可以只用绝缘浇注材料12将变压器Tr的线圈24、电流互感器CT和仪用变压器PT的线圈、以及断路器VCB浇注成形为一个整体。
这里如第3实施例那样将断路器VCB与变压器Tr的线圈24浇注成形为一个整体，由于该断路器VCB的耐用年限为几万次，而实际上断路器VCB一年不过动作几次，所以直到变压器Tr线圈24的耐用年限为止，断路器VCB也极少可能发生故障。就是说，直到耐用年限为止几乎没有必要因故障而更换，因而可降低运行成本。
另外，由于通过单相变压器的组合接线(V/V形接线)可以使其二次侧低压电缆构成1个回路，通过给该回路连接内装式电流互感器CT可以省去主断路器，因而可减少部件数而降低成本。
图7是第4实施例中的组合式受电变电设备功能变压器的简略结构图，在配电用变压器Tr的线圈24的外表面按规定的厚度被覆绝缘浇注材料12而单元化。在应与该变压器Tr线圈24进行电气连接的变流器CT或仪用变压器PT线圈的外表面也按规定的厚度分别被覆绝缘浇注材料16而单元化。在变压器Tr线圈24的浇注成形后的单元体外表面上形成规定数目的凹入部分12b，在该凹入部分12b内嵌入并固定可自由装卸的将电流互感器CT仪用变压器PT的线圈浇注成形后的各单元体。该电流互感器CT或仪用变压器PT线圈的单元体通过适当的夹具(图中未画出)固定在绝缘浇注材料12内。电流互感器CT或仪用变压器PT的线圈与上述变压器Tr的线圈24在绝缘浇注材料12、16内部通过电磁感应原理构成电气连接。在绝缘浇注材料12的各凹入部分12b设有与外部连通的通孔12a，可促进散热。
如第4实施例那样在将电流互感器CT或仪用变压器PT线圈的单元体按可分离方式与变压器Tr线圈24的单元体整体化的型式中，可以只更换电流互感器CT或仪用变压器PT线圈的单元体。在第4实施例的结构中也可以按自由装卸方式配置作为单件浇注后的断路器VCB。
如上所述，按照本发明中的组合式受电变电设备功能变压器，变压器的线圈、电流互感器和仪用变压器的线圈呈非接触状态通过电磁感应原理进行电气连接，通过在其周围填充绝缘浇注材料而整体单元化，使高压部分不会露出。因此，该变压器收容在例如机柜内时，能够有效地防止该机柜内的触电事故，因而可安全地进行清扫或维护检修作业。同时可以对因昆虫和老鼠等进入机柜内造成电流互感器和仪用变压器的性能恶化和损坏防患于未然，提高耐久寿命而降低运行成本。而在这种情况下，可实现变电设备的无需维护。另外，由于变压器的线圈、电流互感器和仪用变压器的线圈整体化，可减小变压器的设置空间，在实现设备小型化的同时，也具有可降低成本的优点。
权利要求
1.一种组合式受电变电设备功能变压器，其特征在于将变流器(CT)和仪用变压器(PT)的线圈靠近配电用变压器(Tr)的线圈(24)配置，使这些线圈通过电磁感应原理进行电气连接，并在上述配电用变压器(Tr)的线圈(24)、变流器(CT)和仪用变压器(PT)的线圈周围填充以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料(12)而整体单元化。
2.一种组合式受电变电设备功能变压器，其特征在于在配电用变压器(Tr)线圈(24)的外表面按规定的厚度被覆以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料(22)而单元化，在该浇注成形后的变压器(Tr)线圈(24)的单元体与应连接于该变压器(Tr)线圈(24)的变流器(CT)和仪用变压器(PT)线圈的周围填充以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料(12)而进一步整体单元化，并使各变流器(CT)和仪用变压器(PT)的线圈与上述配电用变压器(Tr)的线圈(24)在上述绝缘浇注材料(22、12)内部通过电磁感应原理构成电气连接。
3.一种组合式受电变电设备功能变压器，其特征在于在配电用变压器(Tr)线圈(24)的外表面被覆规定厚度的以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料(22)而单元化，将该浇注成形后的变压器(Tr)线圈(24)的单元体与应连接于该变压器(Tr)线圈(24)的变流器(CT)和仪用变压器(PT)线圈以及应连接于该变压器(Tr)的断路器(VCB)周围填充以环氧树脂等合成树脂或丁基橡胶等合成橡胶为材质的绝缘浇注材料(12)而进一步整体单元化，各变流器(CT)和仪用变压器(PT)的线圈与上述配电用变压器(Tr)的线圈(24)通过电磁感应原理进行电气连接、而上述断路器(VCB)则通过导线分别构成电气连接。
全文摘要
本发明的目的在于防止发生触电事故，同时实现设备的小型化。将电流互感器和仪用变压器线圈靠近配电用变压器线圈配置，并使这些线圈通过电磁感应原理进行电气连接。通过在变压器线圈、电流互感器和仪用变压器线圈周围填充绝缘浇注材料而整体单元化，构成集中了电流互感器和仪用变压器的具有受电变电设备功能的变压器。就是说，变压器的线圈、电流互感器和仪用变压器的线圈利用绝缘浇注材料浇注成一个整体结构，使其高压部分不露出。
文档编号H01F27/02GK1142116SQ9511874
公开日1997年2月5日 申请日期1995年11月3日 优先权日1995年8月2日
发明者山本诚 申请人:山本诚