帶繞鐵芯填充式一次穿心電流互感器及其制作方法

范 浩

(山西省機電設計研究院有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

目前高壓電纜測量電流的傳統方式是將電流互感器的二次繞組繞在鐵芯上澆注成型(或裝入殼內)，將其切割開成兩半，裝入高壓被測試電纜(電流互感器的一次繞組)，再合為一體用鋼帶扎緊。此結構有以下缺點：鐵芯切開使導磁率下降，電流互感器誤差大。

由于被測電纜導線截面大、安裝結構復雜，且只能安裝好后才裝入互感器，因此電流互感器只能選擇母線式結構(電流互感器一次就是被測電纜),而且要開合式結構。該結構電流互感器出廠時測得的誤差和實際運行時誤差相差較大；安裝時的形位和鐵芯繞制的縫間隙都會使誤差發生變化；無法準確測量更不能做計量電流互感器使用；鐵芯切口間連接部位易出現氧化接觸不良等問題；安裝接線非常繁瑣；較小的被測電流無法穿心多匝，測量誤差較大。

本文所述的帶繞鐵芯填充式一次穿心電流互感器力圖在結構及制作方法上有所突破，開辟一條新的穿心式電流互感器的制作方法。

1 帶繞鐵芯填充式一次穿心電流互感器裝置

1.1 總體方案

帶繞鐵芯填充式一次穿心電流互感器結構如圖1所示，包括上二次繞組殼體1、下二次繞組殼體3、帶繞鐵芯5、連接片6及填充鐵芯輔助裝置等。該填充鐵芯輔助裝置(見圖2)包括連接座3-2、連接架11、壓緊輪9、主動輪10及帶繞鐵芯輪12，連接架11固接在連接座3-2上，主動輪10和壓緊輪9安裝在連接架11上，主動輪10設置有手柄15，壓緊輪9通過彈性裝置壓在主動輪10上。

1-上二次繞組殼體；2-接縫；3-下二次繞組殼體；4-觀察窗；5-帶繞鐵芯；6-連接片；7-被試高壓電纜；1-1-上空腔；3-1-下空腔；3-2-連接座；S1-二次繞組接線首端；S2-二次繞組接線末端;8-鐵芯隔板

該二次繞組殼體由上二次繞組殼體1和下二次繞組殼體3組成。上二次繞組殼體1包括上空腔1-1、觀察窗4、繞在上空腔1-1上的二次繞組導線14及環氧樹脂；下二次繞組殼體3包括下空腔3-1、觀察窗4、繞在下空腔3-1上的二次繞組導線14及環氧樹脂，如圖2所示。下二次繞組殼體3的下部設置有連接座3-2及鐵芯入口13；上空腔1-1和下空腔3-1內設置有鐵芯隔板8；繞組導線14被固化在環氧樹脂固體內；上二次繞組殼體1和下二次繞組殼體3扣合在一起，并通過連接片6跨過接縫2將上、下二次繞組殼體連接成一個整體；上空腔1-1和下空腔3-1合二為一形成閉合的空腔；帶繞鐵芯5填充在上空腔1-1和下空腔3-1形成的閉合空腔內。在使用時，該填充鐵芯輔助裝置可以拆除。

1-上二次繞組殼體；1-1-上空腔；2-接縫；3-1-下空腔；3-2-連接座；5-帶繞鐵芯；7-被試高壓電纜；9-壓緊輪；10-主動輪；11-連接架；12-帶繞鐵芯輪；13-鐵芯入口；14-繞組導線；15-手柄

1.2 裝置的制作過程

本裝置的制作過程包括制作模具、繞制線圈、澆注環氧樹脂、脫模、合套、安裝填充鐵芯輔助裝置、通過填充鐵芯輔助裝置將帶繞鐵芯填入空腔內，其具體步驟如下：

(1)預繞：按設計圖繞制帶繞鐵芯一次穿心電流互感器，測量其鐵芯及導線用量。

(2)制作模具：制作上空腔模具、下空腔模具、上二次繞組殼體模具及下二次繞組殼體模具。

(3)繞制線圈：分別在上空腔模具和下空腔模具上繞制線圈，繞制線圈的導線用量由第一步預繞測量獲得，并固定好線圈首末端。

(4)澆注：將繞制線圈后的上空腔模具及下空腔模具分別安放在殼體模具內，澆注環氧樹脂。

(5)脫模：將空腔模具及殼體模具脫掉。

(6)安裝：將上二次繞組殼體1和下二次繞組殼體3扣合在被試高壓電纜7上，使該被試高壓電纜7穿過上二次繞組殼體1和下二次繞組殼體3形成的孔。

(7)連接：通過連接片6將上二次繞組殼體1和下二次繞組殼體3連接成一體，其中右邊靠里的連接片6充當連接導線，即將上二次繞組殼體1上的線圈末端與下二次繞組殼體3上的線圈首端連接；將上二次繞組殼體1上的線圈首端與二次繞組接線首端S1連接，二次繞組接線首端S1固定在下二次繞組殼體3上。將下二次繞組殼體3上的線圈末端與二次繞組接線末端S2連接，二次繞組接線末端S2固定在下二次繞組殼體3上。

(8)填充鐵芯：首先安裝填充鐵芯輔助裝置，即將連接架11固定在連接座3-2上，將帶繞鐵芯輪12上的帶繞鐵芯5的首端穿過壓緊輪9與主動輪10之間的間隙，再插入鐵芯入口13內，轉動手柄15，通過觀察窗4判斷鐵芯填充情況，填充鐵芯用量由第一步預繞測量獲得；當充滿一邊后，再換一邊進行填充。

(9)拆除連接架：將所述連接架11拆除，填充式帶繞鐵芯一次穿心電流互感器制作完成。

1.3 本裝置的優點

由于采用帶繞鐵芯填充到上下扣合成一體的二次繞組殼內，形成無接縫的環形鐵芯電流互感器，克服了傳統方式(將電流互感器的二次繞組繞在鐵芯上澆注或裝入殼內)將其切割開成兩半，然后裝入高壓被測試電纜(電流互感器的一次繞組)再合為一體后用鋼帶扎緊所存在的誤差大、接線繁瑣的缺陷。

2 結論

本文提出了一種新的穿芯式電流互感器，改變傳統的將導線繞在鐵芯上的方法，而是將導線繞在一個預制的半圓環的殼體上，兩個半圓殼體將高壓被測電纜扣在圓環內，形成一個整體圓環，再由安裝于殼體上的輔助裝置將帶繞鐵芯填充到殼體內，形成無接縫的鐵芯，使得互感器的精度得以保證。這是對傳統制造穿心電流互感器的一種變革，同時也將互感器裝置的制作完成工序及成品檢驗延伸至測量現場，充分體現個性化服務；對于高壓特高壓現場來說，這一變革也為電力行業的精準測量提供了一種新思路。