一种双压双频电磁式电压互感器的制作方法

本发明属于电力互感器领域，尤其涉及一种双压双频电磁式电压互感器。

背景技术：

1、电压互感器是电力系统中计量仪表、继电保护等二次设备获取电网输电线路一次回路电压信息的传感器。电磁式电压互感器的结构和变压器相似，一次侧接一次系统，二次侧接计量仪表、继电保护装置等，通过两侧绕组的匝数之比将高电压按比例转换成二次侧低电压。因此，电力系统中电能计量的准确性以及保护装置动作的可靠性，均受到电力互感器性能优劣的影响。

2、现有的电压互感器通常由高压绕组、低压绕组、铁心和绝缘部件构成，低压绕组通常为一个绕组，与电压表、保护装置等低压设备相连，通常仅能测量不同幅度的电压，电压频率发生变化时，测量准确性大大降低。

3、现有技术1公开了多电压等级的电磁式电压互感器(cn202601399u)，其二次绕组采用固定公共其实出现配合多个抽头x1～xn的任一抽头使用，可实现中压电力系统的多电压等级输出的选择，但现有技术1的不足之处在于其电磁式电压互感器仅仅是通过改变二次侧绕组不同匝数处的抽头改变测量电压等级，但所测量电压只能是固定频率的电压，一旦电压的频率降低，该互感器会出现铁心电磁饱和现象，影响测量准确性。

4、现有技术2公开了一种电磁式电压互感器(cn108987069a)，包括铁芯及同心缠绕在铁芯上的一次绕组和二次绕组，其采用的一次绕组分为多段，沿绝缘筒的轴线方向排列、且依次首尾相连接。但现有技术2的不足之处在于其对一次绕组进行分段、并在一二次绕组用内设有电容屏的绝缘筒隔开的目的是提高电压互感器的绝缘和散热效果，提高其在过电压、匝间短路故障时的安全性，而对电压互感器测量的电压等级、频率、精度等并未涉及，也无法解决低频工况下的电压测量问题。

5、综上所述，目前电力互感器的研究多集中于多种电压幅值方面的测量，对多频率电压计量方面涉及较少。

6、在工频输电情况下，目前在线运行的绝大部分电力互感器产品都可以满足计量准确性和可靠性的要求。但在电压幅值不变的情况下，当交流电的频率降低后，传统电力互感器的励磁电抗将会减小，导致励磁电流增加，磁通幅值增大，铁心出现过饱和现象。此时，电力互感器的准确度将不再能满足要求，使得电力互感器在计量方面均面临巨大考验。此外，由于电力互感器两侧电压比由两侧绕组的匝数决定，因此当测量的电压等级不同，电力互感器也需要重新进行设计。在未来新型电力系统中，这将给对不同电压幅值、不同频率的输电线路进行电压测量工作带来极大不便。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种双压双频电磁式电压互感器，以解决多电压幅值、多频率电压测量的问题。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、提供一种双压双频电磁式电压互感器，包括一次绕组、二次绕组和铁心，一次绕组包括一次绕组第一子线圈和一次绕组第二子线圈，二次绕组包括二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈，铁心为环形结构，铁心一侧依次绕制有一次绕组第一子线圈和一次绕组第二子线圈，铁心上相对第一子线圈的另一侧依次绕制有二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈，根据一次绕组2个子线圈的接线端子接线方式和二次绕组2个子线圈的接线端子的不同接线方式能够实现对2种额定电压幅值u1n和u1n/2，以及2种额定电压频率fn和fn/2的电压进行测量。

4、本发明具体包括以下优选方案。

5、在一种可能的实现方式中，一次绕组第一子线圈、一次绕组第二子线圈、二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈分别各引出2个接线端子，其中，一次绕组第一子线圈的2个接线端子为k1p和k1n，一次绕组第二子线圈的2个接线端子为k2p和k2n，二次绕组第一子线圈的2个接线端子为k3p和k3n，二次绕组第二子线圈的2个接线端子为k4p和k4n。

6、在一种可能的实现方式中，一次绕组第一子线圈和一次绕组第二子线圈所用导线、绕线方向和绕制匝数完全相同，二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈所用导线、绕线方向和绕制匝数完全相同。

7、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n，频率为fn时，电压互感器的接线方式为：一次绕组第一子线圈和一次绕组第二子线圈并联后接入一次侧电压源，即接线端子k1p与接线端子k2p连接，接线端子k1n与接线端子k2n连接，接线端子k1p和接线端子k1n接入一次侧电压源。

8、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n，频率为fn时，电压互感器的接线方式为：二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈并联后输出电压测量信号u2，即接线端子k3p与接线端子k4p连接，接线端子k3n与接线端子k4n连接，电压测量信号u2从接线端子k3p和接线端子k3n两端输出。

9、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n，频率为fn/2时，电压互感器的接线方式为：一次绕组第一子线圈和一次绕组第二子线圈串联后接入一次侧电压源，即接线端子k1n与接线端子k2p连接，接线端子k1p和接线端子k2n接入一次侧电压源。

10、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n，频率为fn/2时，电压互感器的接线方式为：二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈串联后输出电压测量信号u2，即接线端子k3n与接线端子k4p连接，电压测量信号u2从接线端子k3p和接线端子k4n两端输出。

11、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n/2，频率为fn时，电压互感器的接线方式为：一次绕组第一子线圈接入一次侧电压，一次绕组第二子线圈暂不使用，即接线端子k1p和接线端子k1n接入一次侧电压。

12、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n/2，频率为fn时，电压互感器的接线方式为：二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈串联后输出电压测量信号u2，即接线端子k3n与接线端子k4p连接，电压测量信号u2从接线端子k3p和接线端子k4n两端输出。

13、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n/2，频率为fn/2时，电压互感器的接线方式为：一次绕组第一子线圈和一次绕组第二子线圈并联后接入一次侧电压源，即接线端子k1p与接线端子k2p连接，接线端子k1n与接线端子k2n连接，接线端子k1p和接线端子k1n接入一次侧电压源。

14、在一种可能的实现方式中，当一次侧电压幅值为u1n/2，频率为fn/2时，电压互感器的接线方式为：二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈串联后输出电压测量信号u2，即接线端子k3n与接线端子k4p连接，电压测量信号u2从接线端子k3p和接线端子k4n两端输出。

15、在一种可能的实现方式中，在一次绕组第一子线圈和一次绕组第二子线圈之间及二次绕组第一子线圈和二次绕组第二子线圈之间均设置有绝缘部件，绝缘部件绕制在铁心上。

16、本发明的有益效果在于：

17、1、本发明所提出的双压双频电磁式电压互感器仅通过四种不同接线方式就可以实现两种幅值、两种频率电压的测量，操作非常简单、便捷。

18、2、本发明所提出的双压双频电磁式电压互感器在测量不同幅值、不同频率的电压时，通过改变一、二次侧绕组子线圈的接线方式，其铁心内的磁通幅值基本一致，不会导致测量低频电压时铁心饱和现象；同时，一次侧绕组的两个子线圈内的励磁电流大小基本相同，可以避免测量低频电压时因励磁电流过大导致绕组过热甚至烧毁的情况；

19、3、本发明改变了一次绕组和二次绕组的串联匝数比，保证了二次侧输出的测量电压信号幅值不变，因此也无需对二次侧连接打打计量装置或继电保护装置的电路进行调整，具有很好的通用性。

20、4、本发明除了对所提出的双压双频电磁式电压互感器的结构和接线方式进行了清晰描述之外，还给出了铁心内主磁通、一次绕组每个子线圈中励磁电流、二次侧绕组输出测量电压信号幅值的计算方法。