专利名称：一种保护用电子式组合互感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种保护用电子式组合互感器，尤其是用于电力系统继电保护的电子式组合互感器。
背景技术：
电力系统的继电保护设备都需要从一次回路采集电流电压信号。安装在SF6开关设备上的电子式电压互感器使用同轴圆柱高压电容器，用金属材料制造高低压电极，二次电压经电子跟随放大器输出。采用帕克吕斯电光效应原理的电子式电压互感器用高压电场对偏振光调制，通过光纤传输到安装在底座的电子设备上，最后转换为电信号。电子式电流互感器的电流信号除了使用有磁芯的电流互感器提取外，还可以使用没有磁芯的电流互感器即罗果夫斯基线圈或安装在一次电流导体一侧的矩形互感线圈提取。采用法拉第磁光效应的电子式电流互感器用一次电流磁场对偏振光调制，通过光纤传输到安装在底座的电子设备上，最后转换为电信号。电子式组合互感器在一支高压套管内装有电流和电压互感器，已有的结构使用膜纸或全膜绝缘电力电容器，通过电容分压原理把一次侧高电压变换为二次电压，经电子跟随放大器输出，也可以使用数字采样模块变换为数字信号输出。电流信号大多使用罗果夫斯基线圈采集，为了简化绝缘设计，电流信号在高压侧通过数字采样模块变换为数字信号，通过光纤传输到安装在底座的电子设备上，最后转换为电信号输出。也有的使用磁光效应，用一次电流磁场对偏振光调制，通过光纤传输到安装在底座的电子设备上，最后转换为电信号。这些电子式组合互感器的工作都不能离开电子线路，还要依靠工作电源，同时固体绝缘电容器也有绝缘不可恢复的隐患，它虽然在很大程度上克服了电磁式和电容式互感器绝缘结构的缺点，降低了制造成本，但在容易出现过电压的电力系统中，电子线路的工作可靠性比电工器件差，在降低绝缘事故率的同时，设备失效率增加了。
发明内容
为了改进现有保护用电子式组合互感器的绝缘结构和降低成本，进一步降低设备绝缘事故和失效率，本实用新型提供一种保护用电子式组合互感器。它是在充SF6气体的高压绝缘套管顶部安装复合导电材料制造的同轴圆柱电极，构成压缩气体电容器，通过电容分压原理提取一次侧电压信号，经相位校正环节和电子补偿线路输出。同时在同轴圆柱电容器的低压电极内安装互感线圈，通过电磁感应原理提取一次侧电流信号，经积分电容以及相位校正环节，最后经电子补偿线路输出。
本实用新型的技术方案可用附
图1、附图2和附图3说明。图中，I1为一次电流，U1为一次电压，M1为主互感线圈，M2为辅互感线圈，CD为积分电容，R为积分电阻，r为主互感线圈M1的电阻，L为M1的漏电感，CVD为电容分压器，其中C1为同轴圆柱电容器，用作高压臂电容，C2为低压臂电容器，R2为校正电阻，TV1为隔离变压器，Ra为负荷电流采样电阻，Rb为负荷电阻，IC为电子放大器。TV2、TV3为信号变压器，U2为电流互感器输出信号，U3为电压互感器输出信号。电流的变换原理可用图2的等效电路说明，当一次回路流过电流 时，在主互感线圈中感应出电势E·m1=jωM1I·1,]]>在辅互感线圈中感应出电势E·m2=jωM2I·1,]]>根据电路理论，可得到以下关系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,]]>则U2的相位误差得到完全补偿。由于互感器的变比误差以基波定义，所以计算M2时ω根据50Hz取值。其它频率分量的误差以有效值定义，相移对变换精度的影响比较小。这样通过互感线圈和积分电容器的作用，完成了一次电流的变换并在低压侧输出，满足了继电保护设备对电流信号的要求。电压的变换原理可以用图3的等效电路说明，图3中，R1为复合材料电极的等效电阻，根据电路理论，可得到以下关系U·3=U·1·C1C1+C2·1+jωR2C21+jω(R1+R2)C1C2C1+C2.]]>只要调整R2使得R1C1＝R2C2，相位误差就能得到完全补偿。为了避免接地干扰，二次电压U3经隔离变压器TV1输出。当U2和U3与继电保护设备的输入回路连接时，回路电流在信号源内阻上产生电压降，电流电压变换的准确度有所降低，为此需要进行误差补偿。补偿线路是一个电子线性放大器，从串接在输出回路的负荷电流取样电阻Ra上取出电压，放大后的电压信号经隔离变压器TV2反馈到输出回路，设电流电压变换系统信号源内阻抗为Zg，取样输入电压为Uin，电子放大器输出电压为Uout，只要满足以下关系U·outU·in=Zg+RaRa,]]>并且TV2的极性正确，则输出电压U3和U2的负荷误差可以得到足够好的补偿。二次负荷电阻Rb的作用是减小发生过电流时的回路阻抗。当电力系统发生事故，一次电流增加到超出电子放大器的动态范围时，放大器的保护环节动作，补偿回路不工作，这时Rb承受二次回路的大部分电流。为了使一次导体磁场尽量不受阻挡地穿过互感线圈，同轴圆柱高压电极和低压电极用复合材料制成，它是在非金属材料的壳体表面，被复一薄层金属材料，使产生的涡流足够小，对一次导体磁场的衰减可以忽略。为了提高互感线圈的灵敏度和抗干扰能力，一次电流导体可以沿高压端头弯曲，增加穿过互感线圈的磁场。
本实用新型的有益效果之一是提高了工作的可靠性。电流信号由一次电流通过电磁感应在二次互感线圈上产生，电压信号通过气体绝缘电容器产生，二次输出不依赖电子线路，既降低了电磁式和电容式互感器的绝缘事故率，又减小了电子式互感器的失效率。有益效果之二是结构比光学和光纤传输式电子互感器简单，制造成本低，安装与维护方便。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的原理电路图。
图2是电流信号的等效电路图。
图3是电压信号的等效电路图。
图4是电子式互感器一个实施例的剖面构造图。
图中1.一次电流导体，2.同轴圆柱电容器高压电极，3.同轴圆柱电容器低压电极，，4.主互感线圈，5.辅互感线圈，6.绝缘垫，7.高压绝缘套管，8.信号引下线，9.低压电极支柱，10.底座，11.电流信号处理单元，12.二次输出端子，13.电压信号处理单元。
具体实施方式
在图4所示实施例中，同轴圆柱电容器高压电极(2)安装在高压绝缘套管(7)顶部，弯曲成∏形的一次电流导体(1)安装在高压电极外面，低压电极支柱(9)通过绝缘垫(6)支撑同轴圆柱电容器低压电极(3)，绕成矩形的主互感线圈(3)和辅互感线圈(4)安装在低压电极内，同轴圆柱电极的壳体材料为玻璃钢，在高压电极的内表面和低压电极的外表面被复一层0.02mm厚的铜箔，主、辅互感线圈首尾端出线以及低压电极的引下线(8)沿着低压电极支柱内腔从支柱顶部引到安装在底座(10)的电流信号处理单元(11)和电压信号处理单元(13)，处理后的信号经二次输出端子(12)与继电保护设备的信号采样输入端连接。
权利要求1.一种保护用电子式组合互感器，使用电容分压器提取电压信号，使用互感线圈提取电流信号，其特征是电容分压器的高压臂电容器为同轴圆柱结构，互感线圈安装在同轴圆柱电容器的低压电极内。
专利摘要一种保护用电子式组合互感器。它是在充SF
文档编号G01R19/00GK2826782SQ200520096749
公开日2006年10月11日 申请日期2005年6月13日 优先权日2005年6月13日
发明者王宇琼 申请人:王宇琼