一种高压计量装置及深度融合型极柱的制作方法

本发明涉及断路器，尤其涉及一种高压计量装置及深度融合型极柱。

背景技术：

1、传统的深度融合断路器极柱在生产制造时将所有元器件都固封或者灌封到环氧树脂中，由于各种原材料的膨胀系数不同，导致灌封后的极柱局部放电水平下降，同时由于环氧树脂不可维修，导致整机报废率较高。且传统技术方案中需要在极柱后级增加一个匹配单元来调整其精度参数，由于匹配单元需三相极柱一起进行调试，若某一相出现问题就需要更换三相极柱或者报废，这也进一步导致整机报废率升高。

2、传统断路器极柱中的电流互感器磁芯采用硅钢片，其特点为饱和电流范围大但线性度差（相电流额定值为600a：1v，零序电流为20a：0.2v，600a和20a相差较大），利用双线圈实现零序电流和相序电流的测量，其中一个线圈用来产生相序电流，直接输出电压信号给后级装置；另一个线圈用来产生零序电流，abc三相电流共同接入后级匹配单元后变换为电压信号，从而输出给后级装置使用。此种测量方式存在以下缺陷：第一，使用两个线圈进行测量，加工工艺复杂，且增加了铜材消耗，成本高；第二，零序电流以电流信号形式输出给后级匹配单元，存在开路风险；第三，零序电流的测量需要通过后级匹配单元进行变换，多了一级后级单元，增加了风险，且需要三个极柱一起进行调试，工艺实现上较麻烦。

3、另外，传统方案中的电压采集和取电相关的元器件一般放置在极柱的三个方向上，此方式增大了极柱的横向宽度，导致组装后的断路器相间距变小，影响现场运行的可靠性。传统极柱多采用薄膜电容进行电压采集、取电（取能），设计寿命不高于10年；出线侧电压一般采用电容分压形式测量，精度低。

技术实现思路

1、本发明提出了一种高压计量装置及深度融合型极柱，其目的是：克服现有技术的缺陷，通过结构改进简化零序电流和相序电流的测量方式，提高高压测量、取电的精度和寿命，简化深度融合型极柱的加工工艺。

2、本发明技术方案如下：

3、一种高压计量装置，包括电流互感器预制件和加法器，所述电流互感器预制件包括电流互感器，所述电流互感器包括磁芯和缠绕于磁芯上的线圈，所述线圈的输出端与所述计量装置的相序电流输出端相连接；所述线圈的输出端还与所述加法器的输入端相连接，加法器的输出端输出零序电流供后级模块使用；所述电流互感器的磁芯为超微晶材质，磁芯上的线圈绕制匝数不少于5000匝。

4、进一步地，所述高压计量装置还包括主芯单元，所述主芯单元固定安装于所述电流互感器预制件的一侧，所述主芯单元的第一输入端与所述计量装置的进线侧取电端子相连接，主芯单元的第二输入端与所述计量装置的出线侧取电端子相连接，主芯单元的第一输出端与所述计量装置的进线侧电压信号输出端相连接，主芯单元的第二输出端与所述计量装置的出线侧电压信号输出端相连接。

5、进一步地，所述主芯单元包括绝缘支撑件、低压臂印制板、低压臂铝基板、高压臂铝基板和高压臂电阻板，所述低压臂印制板呈竖直方向，所述绝缘支撑件固定安装于所述低压臂印制板的顶端，所述低压臂铝基板的一端固定安装于所述低压臂印制板的中部，所述低压臂铝基板沿竖直方向贴合于所述低压臂印制板，所述高压臂铝基板与所述低压臂铝基板平行，所述高压臂电阻板倾斜安装于所述低压臂铝基板和高压臂铝基板之间，高压臂电阻板的一端与所述低压臂铝基板的底端相连接，高压臂电阻板的另一端与所述高压臂铝基板的顶端相连接；

6、所述绝缘支撑件的一端与所述主芯单元的第一输入端电连接，绝缘支撑件的另一端与所述主芯单元的第一输出端正极uso电连接，所述主芯单元的第一输出端正极uso和负极pe之间连接有低压臂电容；

7、所述高压臂电阻板的一端与所述主芯单元的第二输入端电连接，高压臂电阻板的另一端与所述主芯单元的第二输出端正极uo电连接，所述主芯单元的第二输出端正极uo和负极un之间连接有分压电阻；

8、所述主芯单元的第二输出端负极un和第一输出端负极pe之间设有稳压二极管，所述稳压二极管的电流导通方向为由pe端指向un端；

9、所述低压臂电容、分压电阻和稳压二极管位于所述低压臂印制板上。

10、进一步地，所述主芯单元包括采样陶瓷电容、低压臂印制板、低压臂铝基板、高压臂铝基板和高压臂电阻板，所述低压臂印制板呈竖直方向，所述采样陶瓷电容固定安装于所述低压臂印制板的顶端，所述低压臂铝基板的一端固定安装于所述低压臂印制板的中部，所述低压臂铝基板沿竖直方向贴合于所述低压臂印制板，所述高压臂铝基板与所述低压臂铝基板平行，所述高压臂电阻板倾斜安装于所述低压臂铝基板和高压臂铝基板之间，高压臂电阻板的一端与所述低压臂铝基板的底端相连接，高压臂电阻板的另一端与所述高压臂铝基板的顶端相连接；

11、所述采样陶瓷电容的一端与所述主芯单元的第一输入端电连接，采样陶瓷电容的另一端与所述主芯单元的第一输出端正极uso电连接，所述主芯单元的第一输出端正极uso和负极pe之间连接有低压臂电容；

12、所述高压臂电阻板的一端与所述主芯单元的第二输入端电连接，高压臂电阻板的另一端与所述主芯单元的第二输出端正极uo电连接，所述主芯单元的第二输出端正极uo和负极un之间连接有分压电阻；

13、所述主芯单元的第二输出端负极un和第一输出端负极pe之间设有稳压二极管，所述稳压二极管的电流导通方向为由pe端指向un端；

14、所述低压臂电容、分压电阻和稳压二极管位于所述低压臂印制板上。

15、进一步地，所述主芯单元还包括第一取电电容和第二取电电容，所述第一取电电容和第二取电电容固定安装于所述低压臂印制板上，所述第一取电电容位于所述绝缘支撑件和所述低压臂铝基板之间，所述第二取电电容位于所述低压臂铝基板下侧；

16、所述第一取电电容的一端与所述主芯单元的第一输入端电连接，第一取电电容的另一端与所述计量装置的第一取能信号输出端电连接；第二取电电容的一端与所述主芯单元的第二输入端电连接，第二取电电容的另一端与所述计量装置的第二取能信号输出端电连接。

17、进一步地，所述第一取电电容和第二取电电容为高压陶瓷电容。

18、进一步地，所述低压臂印制板的底端设有屏蔽块。

19、进一步地，所述加法器固定安装于断路器箱体内。

20、进一步地，所述电流互感器预制件还包括防水航空插座，所述防水航空插座位于所述电流互感器预制件的底部，防水航空插座的第一输入端与所述计量装置的进线侧电压信号输出端相连接，防水航空插座的第二输入端与所述计量装置的出线侧电压信号输出端相连接，防水航空插座的第三输入端与所述电流互感器的线圈的输出端相连接，防水航空插座的第一输出端和第二输出端分别与断路器对应端子相连接，防水航空插座的第三输出端与所述加法器的输入端相连接，防水航空插座的第三输出端还与断路器对应端子相连接。

21、本方案还公开了一种深度融合型极柱，所述深度融合型极柱使用所述高压计量装置，所述电流互感器预制件的内部填充有环氧树脂，所述主芯单元固定安装于电流互感器预制件的一侧，电流互感器预制件和主芯单元固定安装于模具内，主芯单元的外侧填充有硅橡胶。

22、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

23、（1）电流互感器采用单磁芯单线圈并结合加法器实现了相序电流和零序电流测量，相较于传统方案每一相节省了一个磁芯，且无需后级匹配单元，后续加工工艺方便、效率高，节省了匹配单元的调试和安装时间，某一相极柱损坏只需维修或更换损坏极柱即可，相较于传统方案中一个极柱损坏必然报废三只极柱，大大降低了成本；

24、（2）将所有电压采集和取电相关的元器件集成到主芯单元中，并将主芯单元安装到极柱的一侧，从而大大减小了极柱的横向宽度，可保障断路器的可靠运行及后期的小型化需求；

25、（3）出线侧电压采用电阻分压形式测量，出线侧电压精度达到0.2级，相较于传统的薄膜电容分压方案，精度高、寿命长；

26、（4）双侧采用高压陶瓷电容进行取电，寿命高；

27、（5）电流互感器预制件内设置防水航空插座，断路器中的元器件与深度融合极柱连接仅仅需要一根屏蔽线缆即可，使得整个断路器中线缆数量少且走线规整，节省了加工时间，且有利于降低后续运行过程中的故障率；

28、（6）电流互感器预制件和主芯单元分体式加工，避免了传统方案中所有元器件同时固封导致的局部放电水平下降及环氧树脂不可维修的问题。