一种基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器及其装置的制作方法

本发明属于电流传感器领域，特别是涉及一种基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器及其装置。

背景技术：

随着电力系统的发展，由于雷击输电线路而引起的事故也日益增多。电力系统的运行经验表明，大多数输电线路事故都是由于雷击输电线路或杆塔引起跳闸所致。当输电线路发生雷击事故时，接地系统可能注入高频冲击电流，接地装置雷电冲击特性主要是指雷电流通过接地装置向周围大地散流的特征，通常表现为雷击后接地装置的冲击接地阻抗和暂态地电位升高。输电线路杆塔接地装置的冲击接地阻抗决定了雷击时的塔顶电位，从而影响线路绝缘子串承受的过电压及反击闪络概率，直接关系到线路的防雷效果，因此，测量接地网的冲击接地阻抗对电力系统的安全运行有非常重要的意义。

专利文献CN104914288A公开的一种雷电流测量线圈，包括多个并联的量程不同的线圈，所述线圈包括直线型骨架，所述直线型骨架上均匀缠绕着漆包线构成空心单层直线式线圈，所述线圈内部设有匹配电阻，所述匹配电阻使用环氧树脂浇注集成到所述线圈内，所述匹配电阻串入线圈电缆首端的芯线中。该专利提供了一种测量全面、准确性高、测量周期短且应用简便的雷电流测量线圈。该专利的量程不固定，对测量设备和测量人员的安全性低。

专利文献CN201917603U公开的一种监测雷电流波形的线圈装置，包括罗氏线圈、电流母线、电流监测电路，罗氏线圈两端连接在电流监测电路的采样电阻两端，电流母线穿过罗氏线圈中心，其特征在于还包括环形磁性材料骨架、罗氏线圈均匀地绕制在环形磁性材料骨架上，且线圈的终点必须回绕到线圈的起点，构成闭环线圈。该专利该线圈装置体积小，重量轻，便于安装使用，但该专利仍然有高压漏电风险、抗干扰磁场仍需提升的问题。

专利文献CN201489038U公开的一种用于脉冲电流测量的柔性罗氏线圈包括：套管、金属屏蔽层、柔性骨架、线圈、导电芯线和积分器；所述的套管、金属屏蔽层和柔性骨架依次由外向内同心相对固定成为圆环，在圆环的一侧为一开口；所述的线圈绕在柔性骨架上，所述的导电芯线埋在柔性骨架中，线圈的一端与积分器的一端相连接，线圈的另一端通过柔性骨架中的导电芯线与积分器的另一端相连接。该专利具有良好的柔韧性，易于安装与拆卸，精巧轻便，安装十分方便简单，适用于野外使用，与已有的硬性罗氏线圈相比，大大扩展了罗氏线圈的应用范围，但其仍然有高压漏电风险、抗干扰磁场仍需提升的问题。

因此，本领域急需要解决的技术问题在于：急需一种杜绝高压漏电风险和提高抵抗磁场干扰的能力，且具有频带宽、响应快、线性度好、性能优良、安全可靠的脉冲电流传感器。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器及其装置，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一方面，一种基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器包括罗氏线圈、第一壳体和第二壳体，所述罗氏线圈包括绕制在圆环形骨架上的线圈和回线，所述第一壳体和第二壳体分别具有容纳半个罗氏线圈的半圆形第一槽和第二槽，所述第一壳体或第二壳体设有回线出口，所述第一壳体和第二壳体分别在其一侧上经由固定件连接使得所述第一壳体和第二壳体可开合，所述第一槽和第二槽上分别固定有第一绝缘屏蔽件和第二绝缘屏蔽件以使得闭合的所述第一壳体和第二壳体与从罗氏线圈中穿过的接地线绝缘；所述第一壳体和第二壳体分别在其另一侧上设有卡槽以容纳用于锁紧闭合所述第一壳体和第二壳体的锁止件。

优选地，所述固定件为合叶。

优选地，所述锁止件为插销。

优选地，所述第一绝缘屏蔽件和第二绝缘屏蔽件由聚四氟乙烯制成。

优选地，所述第一槽和第二槽中添加弹性体材料使得所述第一壳体和第二壳体闭合时罗氏线圈中的铁氧体能够紧密接触。

优选地，所述第一壳体和第二壳体由铝材制成。

优选地，所述圆环形骨架为柔性骨架，所述线圈及回线自柔性骨架的一端穿入柔性骨架的通孔，由另一端引出后以单层方式均匀的绕制在柔性骨架上。

优选地，所述柔性骨架由硅橡胶制成，在穿过所述柔性骨架通孔的回线上套装有聚四氟乙烯绝缘材料。

优选地，所述第一壳体和第二壳体闭合时形成长方形形状。

根据本发明的另一方面，一种测量雷电冲击电流的电路包括所述的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明实施例公开的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器及其装置，针对注入高频大冲击电流，例如雷电的接地系统需要测量接地网的电流冲击，和现有技术相比，基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器可以大大提高测量设备和测试人员的安全性，且本发明的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器测量精度高且响应快、线性度好。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1是根据本发明一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的结构示意图；

图2是根据本发明另一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的第一壳体的结构示意图；

图3是根据本发明另一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的第二壳体的结构示意图；

图4是根据本发明又一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的罗氏线圈的结构示意图；

图5是根据本发明一个实施例的包括基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的测量装置的示意图。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

图1为本发明的一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的结构示意图，本发明实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器，一种基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器，其包括罗氏线圈10、第一壳体8和第二壳体2，所述罗氏线圈10包括绕制在圆环形骨架9上的线圈11和回线12，所述第一壳体8和第二壳体2分别具有容纳半个罗氏线圈的半圆形的第一槽5和第二槽13，所述第一壳体8或第二壳体2设有回线出口3，所述第一壳体8和第二壳体2分别在其一侧上经由固定件1连接使得所述第一壳体8和第二壳体2可开合，所述第一槽5和第二槽13上分别固定有第一绝缘屏蔽件14和第二绝缘屏蔽件4以使得闭合的所述第一壳体8和第二壳体2与从罗氏线圈10中穿过的接地线绝缘，所述第一壳体8和第二壳体2分别在其另一侧上设有卡槽6以容纳用于锁紧闭合所述第一壳体8和第二壳体2的锁止件7。

进一步地，图2为本发明的一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的第一壳体的结构示意图，本发明实施例将结合图2进行具体说明。

如图2所示，第一壳体8可以是不锈钢材制成的壳体，第一壳体8起到保护罗氏线圈10不受干扰磁场的影响。第一壳体8和第二壳体2通过在其一侧上的固定件1使得第一壳体8和第二壳体2可开合，进一步地，第一壳体8和第二壳体2可绕固定件1枢转，固定件1可以是合叶，也可以是其它枢转固定件，固定件1进一步地可以限定第一壳体8和第二壳体2的开启角度。具有容纳罗氏线圈的第一槽5的第一壳体8可以是如长方体的多种形状，第一槽5中容纳罗氏线圈10的一部分，其中，第一槽5的直径略微大于罗氏线圈10的直径以适当地容纳罗氏线圈10，第一槽5与罗氏线圈10之间的空余位置可以添加诸如弹性体材料的一些弹性塑料保证第一壳体8和第二壳体2合拢时罗氏线圈10中的铁氧体能够紧密接触，减小气隙增大输出量。第一槽5上覆盖有第一绝缘屏蔽件14，其主要功能是绝缘作用，即雷电脉冲大电流可达到几百千安，在第一绝缘屏蔽件14接触到接地线时得到非常高的电压，对测量设备以及测量人员造成安全隐患，因此，有必要增加绝缘塑料部件；第二功能是对第一绝缘屏蔽件14里的罗氏线圈10进行固定，使其不随便晃动或者从第一绝缘屏蔽件14里掉落。第一壳体8上还设有容纳锁止件7的卡槽6。

图3为本发明的一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的第二壳体2的结构示意图，本发明实施例将结合图3进行具体说明。

如图3所示，第二壳体2可以是铝材制成的壳体，第二壳体2起到保护罗氏线圈10不受干扰磁场的影响。第一壳体8和第二壳体2通过在其一侧上的固定件1使得第一壳体8和第二壳体2可开合，进一步地，第一壳体8和第二壳体2可绕固定件1枢转，固定件1可以是合叶，也可以是其它枢转固定件，固定件1进一步地可以限定第一壳体8和第二壳体2的开启角度。具有容纳罗氏线圈的第二槽13的第二壳体2可以是如长方体的多种形状，第二槽13中容纳罗氏线圈10的一部分，其中，第二槽13的直径略微大于罗氏线圈10的直径以适当地容纳罗氏线圈10，第二槽13与罗氏线圈10之间的空余位置可以添加诸如弹性体材料的一些弹性塑料保证第一壳体8和第二壳体2合拢时罗氏线圈10中的铁氧体能够紧密接触，减小气隙增大输出量。第二槽13上覆盖有第二绝缘屏蔽件4，其主要功能是绝缘作用，即雷电脉冲大电流可达到几百千安，在第二绝缘屏蔽件4接触到接地线时得到非常高的电压，对测量设备以及测量人员造成安全隐患，因此，有必要增加绝缘塑料部件；第二功能是对第二绝缘屏蔽件4里的罗氏线圈10进行固定，使其不随便晃动或者从第二绝缘屏蔽件4里掉落。第二壳体2上还设有锁止件7，该锁止件7与卡槽6配合以锁紧第一壳体8和第二壳体2。

优选地，所述第一绝缘屏蔽件14和第二绝缘屏蔽件4由绝缘的塑料制成。所述固定件1为合叶。所述锁止件7为插销。

图4为本发明的一个实施例的基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的罗氏线圈的结构示意图，本发明实施例将结合图4进行具体说明。

如图4所示，本发明的罗氏线圈10由圆环形骨架9、线圈11和回线12组成，所述圆环形骨架9为柔性骨架，所述线圈11及回线12自柔性骨架9的一端穿入柔性骨架9的通孔，由另一端引出后以单层方式均匀的绕制在柔性骨架9上。所述柔性骨架9由硅橡胶制成，硅橡胶具有耐高温、耐高压、防水、防腐等性能，可以工作在-60℃～+180℃，具有良好的柔韧性，是柔性罗氏线圈骨架的理想材料。在穿过所述柔性骨架9通孔的回线12上套装有聚四氟乙烯绝缘材料。优选地，回线12和线圈绕线本身由一条线构成，具体是将硅橡胶电缆内芯抽掉，电缆内部套入聚四氟乙烯材料，作为漆包线的保护套管。所述的聚四氟乙烯绝缘材料套在漆包线的外层起紧固和防止断裂的保护作用，这种工艺制作的线圈结构紧凑，牢固性好，同时能保证很高的测量精度，适合工业生产使用。

图5为本发明的测量雷电电流的装置的示意图，本发明实施例将结合图5进行具体说明。

参见图5，本发明主要利用基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器的结构和绝缘安全性，通过基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器测量通过接地网的雷电脉冲电流。当电流通过位于基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器中间的接地线时，由于电磁感应在一次导体中电流的时间变化率产生的磁场会在线圈内产生感应电势，感应电势与一次电流成比例，通过输出的电压信号得到接地线的脉冲电流。本测量雷电的电路包括了冲击电流发生器，其可以是引雷针，也可以是雷电模拟生成器。雷电电流通过分压器，分压器测量接地网电压，接地阻抗为R＝U/I。雷电电流通过接地线引入地下，其中接地线穿过基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器中的罗氏线圈的中心，因此，基于绝缘安全的雷电冲击电流传感器获得电流感应数据。

尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。