一种基于集成分立式Rogowski线圈的触头盒的制作方法

本发明涉及高压开关领域，具体讲涉及一种基于集成分立式rogowski线圈的触头盒。

背景技术：

为满足智能电网的发展要求，新一代智能化金属封闭开关设备(开关柜)通过合理的结构布局以及集成度高的零部件使产品进一步小型化以实现节能、节材，并且具备更多的控制和保护功能，而电流传感与测量技术则是保证其可靠工作的先决条件。

以rogowski线圈作为传感元件的电子式电流互感器因具有频率响应好、准确度高、不会发生饱和及滞后现象、线性度好以及结构简单等优点，将其集成与金属封闭开关设备内以实现电流测量，在性能、简易性、可靠性、安全性和成本效益等多方面都具有明显优势。

传统电磁式电流互感器在运行中暴露出动态范围小、测量频带窄、绝缘结构复杂、输出为模拟量等诸多缺点，难以满足现代电力系统自动化、数字化及智能电网发展的要求。在各电压等级金属封闭开关设备中事故率最高的是绝缘事故，由于柜内体积有限，电流互感器安装空间小，导致其成为绝缘薄弱环节。同时，金属封闭开关设备的小型化又要求测量线圈具有尺寸小方便批量生产等特点，传统环形rogowski线圈由于自身结构及加工工艺的限制，已不能满足电流互感器批量生产和小型化的要求。

因此，需要提供一种技术方案来弥补现有的技术的不足。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出的一种基于集成分立式rogowski线圈的触头盒，其包括：并列设置的三相盒体1和安装座，盒体的侧壁设有母排5，安装座包括：上安装板6、下安装板2和侧面安装板3，包括分立式rogowski线圈7的盒体1一端开口另一端封闭，其封闭端的底部设有静触头安装嵌件及静触头9，静触头9处设有均压环8；三相盒体1与侧面安装板3间设有绝缘隔板4，盒体的外壁设有伞裙。

分立式rogowski线圈7设于盒体1的内腔，与均压环8平行，或分立式rogowski线圈7设于母排5上，与盒体1平行。

静触头9与均压环8的电位相同。分立式rogowski线圈7由直螺线管71串联围绕而成。

盒体1与绝缘隔板4材料为环氧树脂。母排5、均压环8和静触头9为铜材料。上安装板6、下安装板2和侧面安装板3及静触头安装嵌件为铁材料。

盒体1呈筒状或矩形。

与最接近的现有技术比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明简化了生产制作过程，使产品结构紧凑、体积小，便于批量化生产；

2、本发明在有空间限制的应用场合可以节省安装空间；

3、本发明的分立式rogowski线圈封闭在触头盒内部，可有效防止外界污秽以及光、热及机械变形等对信号的干扰；

4、本发明提出的设计方法将基于分立式rogowski线圈的静触头与触头盒集成为一体的穿心式、全封闭环氧复合浇铸成型的结构。

附图说明

图1为本发明触头盒整体结构图；

图2为本发明一个实施例的a相剖面图；

图3本发明另一实施例的a相剖面图；

图4为本发明由多段直螺线管构成的分立式rogowski线圈示意图；

图中：1-触头盒，2-下安装板，3-侧面安装板，4-绝缘隔板、5-母排，6-上安装板、7-分立式rogowski线圈，8-均压环，9-静触头，71-多段直螺线管，72-导体。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图1所示，触头盒1设置在金属封闭开关设备内，是连接高压断路器与静触头9的过渡元件。触头盒呈筒状，一端开口另一端封闭。筒状的外壁上设有伞裙，封闭的内腔底部设有静触头安装嵌件，针对该静触头安装嵌件，通过母排5形成主回路。在绝缘结构方面，分立式rogowski线圈7的设计采用与触头盒1集成为一体的穿心式、全封闭环氧复合浇铸成型的方式。

分立式rogowski线圈包括至少三个由电气串联形成的，用于环绕电流导体或线路以测量电流的闭合多边形回路的线圈，使用的线圈数量越多，多边形回路的形状越接近于圆形线圈。为达到工业上的最佳效果，可采用的如图4所示的矩形多边形回路，分立式rogowski线圈是由多段直螺线管71串联围绕而成，导体72从中心穿过。

分立式rogowski线圈是由直螺线管序列首尾相接围绕而成，在安装空间要求较高的场合，分立式rogowski可以发挥自身独特的优势。另外，直螺线管方便加工，可以完全由机器制造，使分立式rogowski线圈便于批量化大规模生产。

为避免金属封闭开关设备运行过程中产生电晕现象，确保触头盒的绝缘性能，在触头盒内腔的静触头处增加与静触头同等电位的均压环8，在触头盒安装板(上安装板6、下安装板2和侧面安装板3)的装配处增加屏蔽，工艺上可以涂一层薄的半导体漆。

如图2所示，在实施例1中，分立式rogowski线圈7安装在触头盒1内部，与静触头9及均压环平行。模型中，触头盒1与绝缘隔板4材料为环氧树脂，母线5、均压环8和静触头9为铜材料，安装板(上安装板6、下安装板2和侧面安装板3)以及安装所用嵌件为铁材料。

如图3所示，在实施例2中，分立式rogowski线圈7套在母线5上，位于触头盒1上方，并且增加环氧树脂与其一体浇铸。模型中的材料与实施例1中所示材料一致。

为了考核不同安装位置的线圈对触头盒电场分布的影响，分别对实施例1和实施例2所示模型中的触头盒a相进行电场分析。

当上安装板、下安装板、侧面安装板、线圈和静触头连接处为电场强度较大的地方超过e＝4×10⁶v/m，而这些地方所处环境为空气域，这些地方的电场强度远远超过空气的临界场强2.5～3kv/mm，这就容易引起空气气体击穿，失去绝缘能力而产生沿面闪络。此时，不仅上安装板、下安装板、侧面安装板、线圈和静触头连接处电场强度大，而且母线靠近线圈处电场强度也很大，因此势必使此处空气电离而失去绝缘能力，这在电力系统中是很危险的。因此，就有必要对这些区域进行电场优化。

当在静触头处增加了与静触头同等电位的均压环并在触头盒安装板(上、下和侧面)安装处增加屏蔽，分别对两个实施例中的触头盒a相进行电场仿真，增加均压环以及在安装板出增加屏蔽很好的降低了这些位置的电场强度。电场强度最大处均压环靠近分立式rogowski线圈处，emax＝5.92×10⁶v/m，由于其位于环氧树脂内部，因此，并不会造成绝缘破坏且绝缘性能明显提升。

实施例2模型中，安装板装配处以及触头盒与母线连接处的电场分布得到很大程度改善。

本发明提出的集成分立式rogowski线圈的金属封闭开关设备触头盒，满足了金属封闭开关设备小型化、智能化的要求。通过在触头盒内腔的静触头处增加与静触头同等电位的均压环以及在触头盒安装板(上、下和侧面)的装配处增加屏蔽的设计方法，能均匀电场、降低绝缘体局部放电，有利于消除电晕现象，确保电力系统运行安全。

本发明提出的分立式rogowski线圈克服了传统环形封闭骨架的rogowski线圈由于自身结构及加工工艺的限制，并且因其感应电压低而存在的电磁兼容问题，可适应狭小的不规则空间的要求且利于批量化生产。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。