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(tǒng)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(nèi))，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(jié)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(jié)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(jié)構(電流互感器一次就是被測電纜),而且要開合式結(jié)構。該結(jié)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(fā)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(xiàn)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(jié)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(jié)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(huán)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(huán)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(nèi)設置有鐵芯隔板8；繞組導線14被固化在環(huán)氧樹脂固體內(nèi)；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(nèi)。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(huán)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(nèi)，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(nèi)，澆注環(huán)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(nèi)，轉(zhuǎn)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(yōu)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(nèi)，形成無接縫的環(huán)形鐵芯電流互感器，克服了傳統(tǒng)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(nèi))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(jié)論

本文提出了一種新的穿芯式電流互感器，改變傳統(tǒng)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(huán)的殼體上，兩個半圓殼體將高壓被測電纜扣在圓環(huán)內(nèi)，形成一個整體圓環(huán)，再由安裝于殼體上的輔助裝置將帶繞鐵芯填充到殼體內(nèi)，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(tǒng)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(xiàn)場，充分體現(xiàn)個性化服務；對于高壓特高壓現(xiàn)場來說，這一變革也為電力行業(yè)的精準測量提供了一種新思路。