二次侧不怕开路的电流互感器及其制作方法与流程

本发明涉及一种二次侧不怕开路的电流互感器及其制作方法。

背景技术：

在电力系统的每个环节，包括发电、变电、输电、配电和用电，都需要对线路进行测量、保护和控制(以下简称测控)。然而线路中电流大小悬殊，从几安到几万安都有，这些电流需要转换为比较统一的电流，另外线路上的电压一般都比较高，如直接测控是非常危险的。电流互感器(Current transformer，简称CT)的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。除起到电流变换的作用外，还起到电气隔离作用。

电流互感器是由闭合的铁心和绕组组成。它的一次绕组匝数很少，实际中往往只有一匝，也就是穿心而过，串在需要测量的电流的线路中，因此它经常有线路的全部电流流过，二次侧匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路等设备中。

电流互感器在正常工作时，它的二次回路始终是闭合的，因为接在电流互感器副线圈上的仪表线圈的阻抗很小，相当于在副线圈短路状态下运行。互感器副线圈端子上电压只有几伏。因而铁芯中的磁通量是很小的。原线圈磁动势虽然可达到几百安或上千安匝或更大。运行中的电流互感器二次回路不允许开路。否则会在开路的两端产生高电压危及人身设备安全，或使电流互感器发热。

正常运行时，由于二次绕组的阻抗很小，一次电流所产生的磁动势大部分被二次电流产生的磁动势所补偿，总磁通密度不大，二次绕组感应的电动势也不大，一般不会超过几十伏。当二次回路开路时，阻抗无限增大，二次电流变为零，二次绕组磁动势也变为零，而一次绕组电流又不随二次开路而变小，失去了二次绕组磁动势的补偿作用，一次磁动势很大，全部用于励磁，合成磁通突然增大很多很多倍，使铁芯的磁路高度饱和，此时一次电流全部变成了励磁电流，在二次绕组中产生很高的电动势，其峰值可达几千伏甚至上万伏，威胁人身安全或造成仪表、保护装置、互感器二次绝缘损坏。

另外，由于磁路的高度饱和，使磁感应强度骤然增大，铁芯中磁滞和涡流损耗急剧上升，会引起铁芯过热甚至烧毁电流互感器。所以运行中当需要检修、校验二次仪表时，必须先将电流互感器二次绕组或回路短接，再进行拆卸操作，电流互感器二次回路不能装设熔断器。解决电流互感器二次侧输出回路开路的现有保护措施，基本有以下几种：

第一种、采用压敏电阻、气体放电管等压敏元件，当电流互感器二次侧输出回路开路时，一旦开路电压达到压敏器件的动作电压，压敏器件导通，而使输出电压控制在压敏电压。但是，压敏器件的导通电压高(十几伏以上)、持续过流能力小，而线路上使用的电流互感器，其额定输出基本都是5A，现有技术下的压敏器件只可能在毫秒(ms)级的范围内持续过流这么大的电流，而电流互感器输出回路一旦开路，持续时间不可能是ms级的。因此，压敏器件做保护，很容易击穿而形成永久性导通，必须更换器件才能恢复互感器输出回路的正常工作，或者直接烧毁而起不到保护作用。

第二种、利用电流互感器二次侧输出回路开路时，一旦开路电压达到一定值，由一个并接在两输出端的线圈吸引弹簧脱扣机构，脱扣机构动作使触点短路，从而达到保护作用。由于线圈并接在互感器的两输出端，互感器正常工作时，线圈本身不可避免的要流经一部分互感器二次侧的电流，该部分电流没有流经本该需要流经的检测设备，从而给检测设备带来明显的误差；其二，机械机构动作缓慢，而互感器输出开路时，电压上升很快(us级)，很多时候还没起到保护作用，而外部事故已然发生。

第三种、在输出端安装一个继电器，继电器的触点连接在输出端的两端，由操控装置控制继电器开与合，以此来实现电流互感器的输出回路的保护。完全需要人工干预，对于意外开路，根本起不到保护作用。

中国专利申请号201210196247.6，公开了一种电流互感器过压保护方法和装置，本发明涉及一种电流互感器过压保护方法和装置，所述方法是采集电流互感器二次侧的电流信号；将采集到的电流信号转换为电压信号与预先设定的保护值进行对比，判断所述电流互感器二次侧是否为开路；当转换后的电压信号大于所述预先设定的保护值时，短接所述电流互感器二次回路，当转换后的电压信号不大于所述预先设定的保护值时，恢复所述电流互感器的正常连接状态；所述装置包括采样单元、主控单元、限压保护电路和开路保护动作元件，所述开路保护动作元件的输出端子连接于所述电流互感器的输出端子之间。本发明采用智能方式进行控制，同时采用机械开关完成开路保护，避免了现有技术下电子元器件的发热对整个电路造成的影响。

本发明以及以上的方案及其现有技术，都是事后对于电流互感器的二次开路做出补救措施，未能从根本上解决问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种二次侧不怕开路的电流互感器及其制作方法，不仅能够保证测量的精度，而且，能够从根本上有效地防止二次侧的开路造成的各种危害。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：

二次侧不怕开路的电流互感器，包括至少一个穿心式的母线侧电流互感器和一个与其电性连接的转换电流互感器；所述母线侧电流互感器用以感应母线电流；母线侧电流互感器的输出端电性连接至转换电流互感器的初级线圈接线端；所述转换电流互感器的输出用以连接至计量表计，所述转换电流互感器设置于母线侧电流互感器的一侧，转换电流互感器和母线侧电流互感器通过其间浇铸的树脂实现机械连接和电气隔离。

优选的，所述母线侧电流互感器为两个，所述转换电流互感器为两个，用于两相母线电流的测量,母线侧电流互感器的输出端分别电性连接至转换电流互感器的初级线圈接线端。

优选的，所述母线侧电流互感器为三个，所述转换电流互感器为三个，用于三相母线电流的测量,母线侧电流互感器的输出端分别电性连接至转换电流互感器的初级线圈接线端。

本发明基于一种二次侧不怕开路的电流互感器的制作方法，包括如下步骤；

第1步：常规的，绕制相应变比的穿心式母线侧电流互感器；

第2步：常规的，绕制转换电流互感器；

第3步：将母线侧电流互感器的输出电性连接至转换电流互感器的初级线圈接线端；

第4步：将母线侧电流互感器和转换电流互感器间隔一定距离放置于浇铸模具中，常规的，进行树脂的真空搅拌和浇铸，以及后续干燥；

第5步：脱模。

优选的，所述步骤2中，所述转换电流互感器为5A/5A型。

优选的，所述步骤4中，所述转换电流互感器设置于母线侧电流互感器的下方。

本发明的优异效果：

本发明的二次侧不怕开路的电流互感器，设有用以感应母线电流母线侧电流互感器，并在母线侧电流互感器的后侧并接一只转换电流互感器的初级线圈，转换电流互感器的初级线圈的电阻较小，相当于给母线侧电流互感器的输出固定地并接一个防止其开路的负载，因此可以时时刻刻地确保母线侧电流互感器的输出不会出现高电压的情况，能够从根本上有效地防止和杜绝二次侧开路造成的危害，避免了二次开路造成产品爆炸的问题，安全可靠，确保人身设备安全。

附图说明

此处所说明的附图用以提供对本发明的进一步理解，构成本发明申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是本发明一种实施例的电气连接原理图；

附图2是本发明一种实施例的结构示意图。

图中：

1、母线侧电流互感器，

2、转换电流互感器，

3、电流母线，

4、树脂，

5、母线侧电流互感器中心空腔，

6、母线侧电流互感器吊装螺母，

7、引线，

8、转换电流互感器吊装螺母。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的技术内容，本领域的技术人员可由本说明书揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点和功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同的观点和应用，在不违背本发明的精神下进行各种修饰和变更。

以下结合附图对本发明作进一步详细的说明。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“A相”、“B相”、“C相”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤，仅仅是为了描述的方便等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等，也不是具体特别的指定。

为了从源头解决，电流互感器二次侧开路带来的各种不良后果，本发明的二次侧不怕开路的电流互感器，做出了具有创造性的方案设计，参见图1，本发明的设计包括至少一个穿心式的母线侧电流互感器1和一个与其电性连接的转换电流互感器2；穿心式的母线侧电流互感器1采用常规技术进行绕制，所述母线侧电流互感器1用以感应母线电流。参见图1，母线侧电流互感器中心空腔5穿过电流母线3，所述电流母线3串接于主线路中。所述母线侧电流互感器1通过引线7和转换电流互感器2连接。

所述由一个穿心式的母线侧电流互感器1和一个与其电性连接的转换电流互感器2组成的二次侧不怕开路的电流互感器，只能用于一相母线电流的测量。

以上述思想为基础，为了扩展应用，所述母线侧电流互感器为两个，所述转换电流互感器为两个，母线侧电流互感器的输出端分别和转换电流互感器输入端并接，这样组成的二次侧不怕开路的电流互感器可以用于两相母线电流的测量。

进一步，如果所述母线侧电流互感器为三个，所述转换电流互感器为三个，母线侧电流互感器的输出端分别和转换电流互感器输入端并接，这样组成的二次侧不怕开路的电流互感器可以用于三相母线电流的测量。

转换电流互感器2为具有相同变比或不同变比的电流互感器，常规的，转换电流互感器为5A/5A型。为了通过测试精度，转换电流互感器2可以使用常规技术的高精度电流互感器。例如可以采用0.1级精度的电流互感器。

常规的，高精度电流互感器是由一次绕组、二次绕组组成。可进行5/5型或1/1型电流比自校。

精密电流互感器铁心采用高导磁率软磁材料卷制成型，高温保护热处理，一二次线圈用高强度聚酯漆包线，并且用吸收率很低绝缘材料绕制，线圈表面罩漆处理，引线端导电杆足够接触面积，确保性能稳定运行安全可靠。适用于研究单位、试验室、生产厂、电流量值传递，精密电流测量，标准互感器。

为了防止母线侧电流互感器1的输出端的意外开路，所述母线侧电流互感器1的输出端电性连接至转换电流互感器2的初级线圈接线端；所述转换电流互感器2的输出用以连接至计量表计。所述转换电流互感器2的初级线圈的电阻较小，并接在母线侧电流互感器1的输出端，相当于给母线侧电流互感器1的输出端并接一个固定的负载，进而，也就从根本上解决了母线侧电流互感器1的输出端意外开路的问题。

在安装和内部放置方面，所述转换电流互感器2设置于母线侧电流互感器1的一侧，转换电流互感器2和母线侧电流互感器1通过其间浇铸的树脂4实现机械连接和电气隔离。树脂4的高强度和优异的电气指标，实现了母线侧电流互感器1和转换电流互感器2的机械连接和电气隔离。

本发明基于上述创新的理念，进而也公开了一种二次侧不怕开路的电流互感器的制作方法，包括如下步骤；

第1步：常规的，绕制相应变比的穿心式母线侧电流互感器1；

第2步：常规的，绕制转换电流互感器2；

第3步：将母线侧电流互感器1的输出电性连接至转换电流互感器2的初级线圈接线端；

第4步：将母线侧电流互感器和转换电流互感器间隔一定距离放置于浇铸模具中，常规的，进行树脂的真空搅拌和浇铸，以及后续干燥；

第5步：脱模。

以上以一个穿心式的母线侧电流互感器1和一个与其电性连接的转换电流互感器2组成的二次侧不怕开路的电流互感器为例进行了制作方法的描述，对于具有两个或三个母线侧电流互感器1和与其电性连接的转换电流互感器2组成的二次侧不怕开路的电流互感器，可以以此作为参考。

优选的，所述步骤2中，所述转换电流互感器为5A/5A型。

优选的，所述步骤4中，所述转换电流互感器2设置于母线侧电流互感器1的下方。

参见图2，在母线侧电流互感器1上设有母线侧电流互感器吊装螺母6，在转换电流互感器2上设有转换电流互感器吊装螺母8，其用于在互感器模具的安装定位。

虽然本专利已参照较佳的实施例及附图予以说明，然而上述的说明应视为举例性而非限制性，熟悉此项技术者根据本发明的精神所做的变化及修改，均应属于本专利的保护范围。