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专利名称：线路供电互感器的制作方法
线路供电互感器
背景技术：
互感器包括电流互感器和电压互感器，并且用于测量流过导体的电的特性。在测量和保护性应用中，电流互感器和电压互感器与诸如仪表和继电器之类的设备一起使用。这样的互感器将系统的电流和/或电压“逐渐降低”到能够由相关联的设备处置的标准化的值。例如，电流互感器可以将范围为10到2500安培的电流逐渐降低到范围为I到5安培的电流，而电压互感器可以将范围为12000到40000伏特的电压逐渐降低到范围为100到120伏特的电压。电流和电压互感器可以分别用于测量诸如架空的电力线路之类的细长的高压导体中的电流和电压。用于测量高压导体中的电流的常规的电流互感器通常具有单个主体，该主体具有开口，导体通过该开口延伸。这样的常规的电流互感器具有单独的铁心，该单独的铁心的形状为圆形或环形，并且具有与主体中的开口至少部分重合的中央开口。利用这样的构造， 通过切割并随后拼接导体来将电流互感器安装到导体上。可以理解，这样的切割和拼接是不希望的。因此，提出了具有两个或分离的铁心的电流互感器。具有分离的铁心的电流互感器的示例示出于授予McCollum的美国专利No. 4048605、授予Fernandes的美国专利No. 4709339 和 Gunn 等人的 US20060279910 中。本发明针对具有改进的结构(具有分离的铁心的电流互感器和电压互感器)的互感器。

发明内容
根据本发明，提供了一种用于测量在细长的导体中流动的电的特性的互感器。所述互感器包括盖体部分和基座部分。所述盖体部分包括第一紧固装置和具有至少一个末端表面的第一铁心段。由聚合树脂构成的第一包装物封装除了所述至少一个末端表面之外的所述第一铁心段。所述基座部分包括第二紧固装置、具有至少一个末端表面的第二铁心段、围绕所述第二铁心段布置的低压绕组和包括安装到铁心上的线圈组件的电压互感器。由聚合树脂构成的第二包装物封装所述低压绕组、所述电压互感器和除了所述至少一个末端表面之外的所述第二铁心段。所述第一和第二紧固装置彼此啮合来将所述盖体部分可松开地固定到所述基座部分，并将所述第一和第二铁心段对齐，使得当所述盖体部分和基座部分被固定到一起时，所述第一铁心段的至少一个末端表面邻接所述第二铁心段的至少一个末端表面，从而形成电流互感器，所述电流互感器具有由所述第一和第二铁心段形成的铁心。一种制造用于连接到高压导体的互感器的方法，所述方法包括提供第一铁心段并利用树脂封装所述第一铁心段以形成第一包装物。所述第一包装物具有水平延伸通过所述第一包装物的大致为曲线形的第一通道。所述方法还包括提供第二铁心段和将低压绕组安装到所述第二铁心段上。将所述第二铁心段和所述低压绕组封装到树脂内以形成第二包装物。所述第二包装物具有水平延伸通过所述第二包装物的大致为曲线形的第二通道。随后使用多个螺栓将所述第一包装物附接到所述第二包装物，所述多个螺栓与位于所述第一包装物中的多个插入孔中的相关联的一个以螺纹方式啮合。当所述第一和第二通道被接合在一起时，所述第一包装物与所述第二包装物的附接形成了通路。


在附图中，与以下提供的详细描述一起说明的结构性实施例描述了线路供电互感器的示例性实施例。本领域一般技术人员将理解的是，可以将一个部件设计为多个部件，或者可以将多个部件设计为单个部件。此外，在附图和以下的描述中，在各个附图和说明书中分别用相同的参考标记来指示相似的部分。附图并非按比例绘制，并且为了便于说明，放大了某些部分的比例。图I是根据本发明实现的互感器的正视图；图2是互感器的沿图I中的线A-A截取的示意性截面图；图3是安装到电线杆的十字杆上的互感器的正视图，其具有在互感器的基座部分 之上间隔开的互感器的盖体部分；图4是安装到电线杆的十字杆上的互感器的侧视图，其具有在互感器的基座部分之上间隔开的互感器的盖体部分；图5是安装到电线杆上的控制盒和互感器的示意图；以及图6是根据本发明的电流互感器的截面图。
具体实施例方式应当理解的是，在以下的详细描述中，相同的部件具有相同的参考标记，而不管它们是否被示出在本发明的不同实施例中。还应当注意，为了清晰和简明地公开本发明，附图可能不是按比例绘制的，并且在一定程度上以示意性的方式示出了本发明的某些特征。在本文中使用的缩写“CT”是指“电流互感器”。现在参见图I和图2，示出了根据本发明实现的互感器10的图示。互感器10包括电流互感器12和电压互感器14。本领域一般技术人员将认识到，互感器10可以被实现为单独的电流互感器12。电流互感器12和电压互感器14被布置在可松开地固定在一起的盖体部分18和基座部分20中。电压互感器14被完全设置在基座部分20中，而电流互感器12被部分设置在盖体部分18中部分设置在基座部分20中。电流互感器12可用于测量高压导体(例如高压导体38)中的电流，而电压互感器14用于测量高压导体38中的电压。电压互感器14还为互感器10的电子器件供电。盖体部分18包括顶部或第一铁心段24，所述顶部或第一铁心段24在盖体铸造过程中被封装在由一个或多个聚合树脂形成的顶部或第一包装物26中。第一铁心段24通常为U形，并且包括诸如晶粒取向硅钢或非晶钢之类的铁磁金属。第一铁心段24可以由金属带层或金属板垛形成。静电屏蔽28被设置在第一铁心段24之上并且覆盖除了末端之外的第一铁心段24。静电屏蔽28可以由一层或多层半导电带形成，所述半导电带缠绕在包围第一铁心段24的封闭的发泡填充材料层上。第一包装物26完全覆盖除了末端之外的第一铁心段24，该末端被暴露在第一包装物26的底部表面处。第一包装物26的底部表面的至少一部分基本为平(平面)的，从而允许将底部表面设置为与基座部分20的第二包装物46的顶部表面齐平。多个插入孔30沿第一包装物26的顶部到底部延伸穿过第一包装物26。插入孔30被设置在第一铁心段24的周围，并且适用于接受用于将盖体部分18固定到基座部分20上的螺栓34，如下面所进一步描述的。主通路36水平延伸通过第一包装物26，并且适用于容纳诸如架空的电力线路之类的高压导体38。高压导体38可以运载电压为从大约IkV到大约52kV的电。当安装了互感器且高压导体38延伸通过主通路36时，连接器40将未绝缘的高压导体38电连接到第一铁心段24和第二铁心段，从而第一铁心段24、第二铁心段44、连接器40和螺栓34的电势与高压导体38的电势大致相同。使得上述部件与未绝缘的高压导体38处于基本相同的电势的益处在于这样做无需绝缘，否则将需要绝缘来将第一和第二铁心段24、44保持在地电势。因此，通过使用围绕高压导体38的绝缘，将不会加宽第一和第二铁心段24、44之间的间隙，并且第一和第二铁心段24、44的相关联的末端将接触的更紧密。通过在高压导体38上不绝缘所实现的第一和第二铁心段24、44的更紧密的接触使得负载电流测量的准确性增加。因此，互感器10能够实现符合度量级别的测量准确性。
连接器40可以连接到在第一包装物26的外侧上安装的端子41，并且随后端子41可以通过内部导体电连接到第一铁心段24。连接器40可以通过夹具42连接到高压导体38。基座部分20包括底部或第二铁心段44，所述底部或第二铁心段44在基座铸造过程中被封装在由一个或多个聚合树脂形成的底部或第二包装物46中。第二包装物46具有多个在外周延伸的细条47。第二铁心段44通常也是U形，并且具有与第一铁心段24相同的构造。在一个实施例中，通过构造单个铁心并且随后将该铁心切割成两半来产生第一和第二铁心段24、44。第二包装物46完全覆盖除了末端之外的第二铁心段44，该末端被暴露在第二包装物46的顶部表面处。第二包装物46的顶部表面的至少一部分基本为平(平面)的，从而允许将顶部表面设置为与盖体部分12的第一包装物26的底部表面齐平。当将盖体部分12固定到基座部分20上时，第一和第二铁心段24、44的暴露的末端彼此邻接，从而形成(或重新形成)电流互感器12的铁心。在具有C形中间部分和相对的外围法兰(flange)的托架48上支撑第二铁心段44。由环氧树脂或具有类似特性的任何材料来形成托架48。安装节50被固定到法兰上并且具有带螺纹的内部结构，用于以螺纹紧固方式接受延伸通过插入孔30的螺栓34的末端。封闭的发泡填充材料层、绝缘管52和低压绕组54被设置在第二铁心段44和托架48的中心部分之上，并且封闭的发泡填充材料被设置在第二铁心段44之上，绝缘管52被设置在封闭的发泡填充材料层和低压绕组54之间。绝缘管52包括介电材料，并且将低压绕组54与第二铁心段44电绝缘。绝缘管52可以包括介电树脂(例如环氧树脂)、绝缘带层或酚醛牛皮纸管(即浸溃有酚醛树脂的牛皮纸管)。低压绕组54被缠绕在绝缘管52周围，并且包括由诸如铜之类的金属构成的导体的多个匝。静电屏蔽56被设置在低压绕组54上并且覆盖低压绕组54。静电屏蔽56可以由可缠绕在低压绕组54之上的一层或多层半导体带形成。托架48、绝缘管52和低压绕组54均被封装在第二包装物46内。低压绕组54可以具有单个CT比率或多个CT比率。在这一方面，应当注意，CT比率是(高压导体38中的)额定的一次电流与(低压绕组54中的)额定的二次电流的比率。如果低压绕组54具有多比率构造，则不同的抽头组合可以提供一定范围的CT比率，例如从50 5到600 5，或者从500 5到4000 5。沿着低压绕组54的导体的行程在不同点处连接抽头。例如，如果存在五个抽头，则可以在低压绕组54的相对末端处连接其中的两个抽头，并可以以间隔开的方式在这两个末端抽头之间将其他三个抽头连接到低压绕组54。因此，不同对抽头之间的低压绕组54的匝数不同，从而产生不同的CT比率。通过导体将低压绕组54上的抽头连接到在被固定到基座部分20处的接线盒58中封闭的端子57。电压互感器14包括被安装到铁心62上的绕组结构60，所述铁心62包括诸如晶粒取向硅钢或非晶钢之类的铁磁金属。如图所示，铁心62可以包括两个邻接的环，每个环由金属带层或金属板垛形成。绕组结构60被安装到环的邻接引线上。绝缘管64被安装到铁心62上，在铁心62和绕组结构60之间。绝缘管64可以包括介电树脂(例如环氧树脂)、绝缘带层或酚醛牛皮纸管。绕组结构60包括集中设置在高压绕组内部的低压绕组。低压绕组和高压绕组均包括多个导体匝，所述导体由诸如铜之类的金属构成。当然，两个绕组中的匝数不同。与电流互感器12类似，电压互感器14的铁心62和绕组结构60均覆盖有静电屏蔽，所述静电屏蔽可以具有与静电屏蔽28、56相同的结构/组成。绕组结构60的高压绕组电连接到高压导体38。连接可以通过端子41和第一铁心段24。电压互感器14可以用于将供应到高压 绕组的电压(例如大约l_35kV)逐渐降低到低压绕组的输出处的较低电压。该较低电压可以为大约110-120伏特，或者甚至更低地被降低到大约10伏特的电压。低压绕组的输出连接到接线盒58中的端子57。端子57包括用于来自电流互感器12的电流测量输出的端子和用于来自电压互感器14的低压绕组的电压测量输出的端子。来自电压互感器14的低压功率也用于向在与互感器10分离地安装的控制盒100中的电子器件供电。通过将螺栓34插入盖体部分18的插入孔30并将螺栓34的末端螺纹紧固地固定到基座部分20的安装节50中来将盖体部分18固定到基座部分20上。设置盖体部分18的插入孔30和基座部分20的安装节的位置，以使得当盖体部分18和基座部分20用螺栓34固定到一起时，第一铁心段24与第二铁心段44适当地对齐，从而形成电流互感器12的连续铁心。第一包装物26和第二包装物46还可以被形成有对应的结构特征(例如脊状物、凹槽、孔和立柱)，所述结构特征有助于适当地对齐盖体部分18和基座部分20。现在参见图6，示出了电流互感器80，其与互感器10具有除以下描述的构造之外的相同的构造。在互感器10中包括的电压互感器14并非电流互感器80的一部分。此外，电流互感器80具有两个低压绕组77，其以与互感器10的单个低压绕组54的配置不同的配置来布置。电流互感器80中的每个低压绕组77被安装到第二铁心段44的相对末端中的相关联的一个末端。低压绕组77可以顺序地连接到一起并且还连接到端子(未示出)。现在参见图2和6，当盖体部分18被固定到基座部分20上时，可以利用弹簧机构33来调节施加到第一和第二铁心段24、44的末端的力。弹簧机构33提供了以完全和均匀接触的方式保持第一和第二铁心段24、44的末端所需要的控制。在螺栓34与插入孔30啮合时，弹簧机构33被置于螺栓34的头部和插入孔30的外边缘部分之间。弹簧机构33可以被实现为矩形弹簧、尿烷弹簧、多个贝氏弹簧垫圈(Belleville washer)或类似的弹簧机构。当弹簧机构33被实现为多个贝氏弹簧垫圈时，可以使得每个垫圈的杯体末端部分布置为与相邻弹簧垫圈的末端部分相对的方式、所有弹簧垫圈的杯体末端部分沿相同方向布置、或者这两种方式的组合来堆叠弹簧垫圈。如本领域技术人员可以理解的，弹簧机构33除了可以用于包括电流互感器12和电压互感器14的互感器10的实施例之外，还可以用于仅具有电流互感器12的实施例。可以从基座部分20移除盖体部分18，以允许将互感器10安装到高压导体38或从高压导体38卸除，即，使高压导体38通过电流互感器12或者从电流互感器12移除高压导体38。通过从安装节50旋出螺栓34、移除弹簧机构33 (如果存在)并将盖体部分18与基座部分20相分尚，就可以简单地移除盖体部分18。分别在相应的盖体铸造过程和基座铸造过程中形成第一和第二包装物26、46。第一和第二包装物26、46中的每个均可以由单个绝缘树脂形成，所述单个绝缘树脂是环氧树月旨。在一个实施例中，树脂是脂环族环氧树脂，更特别的是疏水性脂环族环氧树脂合成物。这样的环氧树脂复合物可以包括环脂族环氧树脂、固化剂、速凝剂和填充剂，例如硅烷化的石英粉、熔融二氧化硅粉或硅烷化的熔融二氧化硅粉。在一个实施例中，环氧树脂合成物包括大约50-70%的填充物。固化剂可以是无水物，例如线性脂肪族聚合物酸酐或环状羧酸酐。催化剂可以是胺、酸性催化剂(例如辛酸亚锡)、咪唑、或季铵氢氧化物或卤化物。盖体铸造过程和基座铸造过程均可以是自动压力冻结(APG)过程。在这样的APG 过程中，(液体形式的)树脂合成物被在真空中脱瓦斯并且被预加热到高于40°的温度。被铸造的部分的内部部件(例如盖体部分18中的第一铁心段24和插入孔30)被放置在被加热到树脂的升高的固化温度的铸模的空腔中。随后在轻微的压力下，已脱瓦斯和预加热的树脂合成物被引入到包含内部组件的空腔中。在该空腔中，树脂合成物快速地开始胶化。然而，空腔中的树脂合成物与从空腔外部引入的已加压的树脂保持接触。按照这种方式，通过后续进一步增加的在压力下进入空腔的已脱瓦斯和预加热的树脂合成物来补偿空腔中的胶化的树脂合成物的收缩。在树脂合成物固化为固体后，从铸模的空腔中移除其中铸模有内部部件的包装物。随后允许完全固化包装物。应当理解的是，代替根据APG过程形成的之外，还可以使用砂型铸造过程或真空铸造过程来形成第一和第二包装物26、46。在砂型铸造过程中，将树脂合成物简单地导入到包含内部组件的砂型铸模中，并且随后将其加热到树脂的升高的固化温度。在真空铸造中，在真空腔室或盒体包容的铸模中设置内部组件。树脂合成物在真空下被混合，并且随后被引入到真空腔室中的铸模中，其也是在真空下。铸模被加热到树脂的升高的固化温度。在树脂合成物被分发到铸模中后，真空腔室中的压力被升高到大气压，以固化铸模中的原包装物。在对原包装物进行解铸模之后可以执行后固化。在本发明的另一个实施例中，第一和第二包装物26、46均具有分别由两个不同的绝缘树脂形成的两个层，并且均是根据PCT申请No. W02008127575构造的，该申请通过引用方式被并入本文中。在本实施例中，包装物包括内层或壳体和外层或壳体。外壳体被设置在内壳体之上并与其同延。内壳体比外壳体更具柔性(更柔软)，并且内壳体由柔性的第一树脂合成物构成，而外壳体由刚性的第二树脂合成物构成。第一树脂合成物(当完全固化时)是柔性的，其断裂抗张伸展率(通过ASTM D638测量)大于5%，更特别地大于10%，还更特别地大于20%，又甚至更特别地在从大约20%到大约100%的范围内。第二树脂合成物(当完全固化时)是刚性的，其断裂抗张伸展率(通过ASTM D638测量)小于5%，更特别地在从大约1%到大约5%的范围内。内壳体的第一树脂合成物可以是柔性的环氧树脂合成物、柔性的芳香族聚氨酯合成物、丁基橡胶、或热塑性橡胶。外壳体的第二树脂合成物是脂环族环氧树脂合成物，例如如上所述的脂环族环氧树脂合成物。使用第一和第二铸造过程在内部部件之上形成包装物。在第一铸造过程中，由第一铸模中的第一树脂合成物形成内壳体。在第二铸造过程中，将包括内壳体中的内部部件的中间产品放置在第二铸模中，并且随后将第二树脂合成物引入到第二铸模中。在第二树脂合成物(外壳体)固化一段时间来形成固体之后，从第二铸模中移除其中放置有内部部件的包装物。随后允许外壳体完全固化。现在参见图3-5，可以通过安装组件114将互感器10安装到电线杆112的十字杆110上，所述安装组件114包括被固定到基座部分20的底部末端的安装板116。控制盒100可以安装到电线杆112，在互感器10下面。控制盒100包含用于处理分别从电流互感器12和电压互感器14接收到的电流和电压测量值并随后对它们进行传送的电子器件。该电子器件包括处理器、存储器和通信端口。该电子器件用于通过通信端口经由通信链路将电流和电压测量信号传送到另一位置，所述另一位置可以是附近的位置，例如互感器10和控制盒100所安装到的电线杆的基座。或者和/或额外地，电流信号值可以被发送到远程位置的控制中心。通信链路可以是物理的硬连线链路、卫星链路、蜂窝链路、调制解调器或电话线路链路、因特网链路、广域或局域网链路、无线链路和上述各项的组合。在一个实施例中，通信链路是用于向附近位置进行通信的无线链路。在该实施例中，通信端口包括与被安装 到控制盒100的外部的天线120相连接的无线电收发机。应当理解的是，上述示例性实施例的描述仅是本发明的示意性的而非穷尽的描述。本领域技术人员可以对本发明公开的实施例进行特定的增加、删除和/或修改，而不会偏离由所附权利要求界定的本发明的精神或其范围。
权利要求
1.一种用于测量在细长的导体中流动的电的特性的互感器，所述互感器包括 (a.)盖体部分，包括 第一铁心段，其具有至少一个末端表面； 由聚合树脂构成的第一包装物，所述第一包装物封装除了所述至少一个末端表面之外的所述第一铁心段；以及第一紧固装置； (b.)基座部分，包括 第二铁心段，其具有至少一个末端表面； 低压绕组，其围绕所述第二铁心段布置； 电压互感器，其包括安装到铁心上的线圈组件； 由聚合树脂构成的第二包装物，所述第二包装物封装所述低压绕组、所述电压互感器和除了所述至少一个末端表面之外的所述第二铁心段；以及 第二紧固装置；并且 其中，所述第一紧固装置和所述第二紧固装置适用于将彼此啮合来将所述盖体部分可松开地固定到所述基座部分，并将所述第一铁心段和所述第二铁心段对齐，使得当所述盖体部分和所述基座部分被固定到一起时，所述第一铁心段的所述至少一个末端表面邻接所述第二铁心段的所述至少一个末端表面，从而形成电流互感器，所述电流互感器具有由所述第一铁心段和所述第二铁心段形成的铁心。
2.如权利要求I所述的互感器，其中当所述第一紧固装置和所述第二紧固装置分开时，所述盖体部分和所述基座部分可以彼此分离。
3.如权利要求2所述的互感器，其中在独立的铸造过程中形成所述第一包装物和所述第二包装物。
4.如权利要求3所述的互感器，其中所述第一包装物和所述第二包装物由环氧树脂构成。
5.如权利要求4所述的互感器，其中所述环氧树脂是脂环族环氧树脂。
6.如权利要求2所述的互感器，其中所述第一包装物具有第一表面，所述第一铁心段的所述至少一个末端表面通过所述第一表面暴露，并且其中所述第二包装物具有第二表面，所述第二铁心段的所述至少一个末端表面通过所述第二表面暴露。
7.如权利要求6所述的互感器，其中所述第一表面的至少一部分是平面的，并且所述第二表面的至少一部分是平面的，并且其中当所述盖体部分被固定到所述基座部分上时，所述第一表面和所述第二表面的平面部分彼此邻接。
8.如权利要求I所述的互感器，其中所述第一紧固装置和所述第二紧固装置包括具有带有螺纹的末端的螺栓和用于以螺纹方式容纳所述螺栓的末端的安装节。
9.如权利要求8所述的互感器，其中所述第一紧固装置和所述第二紧固装置还包括弹簧机构，所述弹簧机构布置在所述螺栓的头部和所述安装节的外边缘部分之间。
10.如权利要求9所述的互感器，其中从包括如下各项的组中选择所述弹簧机构尿烷弹簧、贝氏弹簧垫圈和矩形弹簧。
11.一种制造用于连接到高压导体的互感器的方法，所述方法包括 a.提供第一铁心段；b.利用聚合树脂封装所述第一铁心段以形成第一包装物，所述第一包装物具有水平延伸通过所述第一包装物的大致为弓形的第一通道； C.提供第二铁心段； d.将低压绕组安装到所述第二铁心段上； e.将所述第二铁心段和所述低压绕组封装到聚合树脂内以形成第二包装物，所述第二包装物具有水平延伸通过所述第二包装物的大致为弓形的第二通道； f.使用多个螺栓将所述第一包装物附接到所述第二包装物，所述多个螺栓与多个插入孔中的相关联的一个以螺纹方式啮合，所述多个插入孔位于所述第一包装物中，所述第一包装物与所述第二包装物的附接根据所述第一通道和所述第二通道的协作形成了通路。
12.如权利要求11所述的方法，还包括g.在螺栓头部和所述第一包装物的插入孔之间放置弹簧机构。
13.如权利要求12所述的方法，其中从包括如下各项的组中选择所述弹簧机构尿烷弹簧、贝氏弹簧垫圈和矩形弹簧。
14.如权利要求11所述的方法，还包括g.相对于所述高压导体放置所述第一包装物或所述第二包装物，使得所述高压导体延伸通过所述第一通道和所述第二通道中的一个，并且其中在放置所述第一包装物或所述第二包装物之后进行所述第一包装物到所述第二包装物的附接，使得在所述第一包装物和所述第二包装物附接之后，所述高压导体延伸通过所述通路。
15.如权利要求11所述的方法，还包括g.使用布置在所述高压导体和所述第一铁心段之间并且附接到所述高压导体和所述第一铁心段的连接器，来提供所述高压导体和所述第一铁心段之间的电连接。
全文摘要
提供了一种测量电力线路(38)中的电的特性的互感器(10)。该互感器包括可松开地固定到基座部分(20)的盖体部分(18)。盖体部分包括在由聚合树脂形成的第一包装物(26)中封装的第一铁心段(24)。基座部分包括具有安装到其上的低压绕组(54)的第二铁心段(44)和电压互感器(14)，它们均被封装在由聚合树脂形成的第二包装物(46)中。当盖体部分和基座部分被固定到一起时，第一铁心段邻接第二铁心段，从而形成电流互感器(12)，所述电流互感器具有由第一和第二铁心段形成的铁心。用于制造互感器的方法还包括将盖体部分连接到基座部分，以形成通路(36)，高压导体(38)可以通过所述通路延伸。
文档编号G01R15/18GK102906577SQ201180024599
公开日2013年1月30日 申请日期2011年4月20日 优先权日2010年5月17日
发明者J·S·帕特尔, B·J·阿克曼, S·A·肖, T·L·斯托林斯 申请人:Abb技术有限公司