[發(fā)明專利]一種低溫電流互感器線圈

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410499475.X
• 申請(qǐng)日: 2014-09-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104200979B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬韜;張京業(yè);朱志芹;戴少濤;趙連岐;薛弛;滕玉平;許熙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電工研究所;江蘇中天科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01F38/38
• 分類號(hào): H01F38/38;H01F27/30;H01F41/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司11251
• 代理人: 關(guān)玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于超導(dǎo)電力設(shè)備的低溫電流互感器線圈。

背景技術(shù)

得益于超導(dǎo)材料的發(fā)展，超導(dǎo)電力設(shè)備的研究近年來(lái)也取得了較大進(jìn)展，部分裝置已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際電網(wǎng)。和常規(guī)電力設(shè)備類似，超導(dǎo)電力設(shè)備如超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)限流器等的繞組都是由多根繞組并聯(lián)制作，而超導(dǎo)繞組必須完全置于約-200℃或更低溫度下才能運(yùn)行。為了獲得并聯(lián)超導(dǎo)繞組在穩(wěn)態(tài)、過(guò)電流沖擊等狀況下的分流情況，必須在-200℃的條件下測(cè)量超導(dǎo)繞組的電流。

低溫對(duì)互感器帶來(lái)的最大問(wèn)題是對(duì)互感器結(jié)構(gòu)和絕緣的破壞。如常規(guī)塑料或普通環(huán)氧制作的互感器在低溫下回因?yàn)闊崦浝淇s而開(kāi)裂，影響測(cè)量的精度，甚至損壞互感器；常規(guī)絕緣材料在低溫下可能出現(xiàn)開(kāi)裂，導(dǎo)致絕緣破壞，威脅到整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的安全。

中國(guó)發(fā)明專利200910169298.9公開(kāi)了一種高精度電流互感器，其包含殼體、鐵芯、線圈和接線端子。如果想將其用于低溫下的電流測(cè)量，必須將包括鐵芯在內(nèi)的整體都置于低溫環(huán)境中，此時(shí)鐵芯夾具的松緊會(huì)變化，鐵芯硅鋼片磁導(dǎo)率產(chǎn)生變化，都極大影響到測(cè)試的精度。此外，大電流測(cè)試的電磁式電流互感器體積都較大，而超導(dǎo)電力裝置的體積一般都較小，很難應(yīng)用。

羅氏(Rogowski)線圈是一種基于法拉第電磁感應(yīng)的元件，可以用來(lái)測(cè)量交變或脈沖電流。中國(guó)發(fā)明專利200710153234.X公開(kāi)了一種高精度羅氏電流互感器，其應(yīng)用于印制電路板上，無(wú)法應(yīng)用于低溫環(huán)境中。中國(guó)發(fā)明專利201210511878.2公開(kāi)了一種基于Rogowski線圈的電子式電流互感器線圈的繞制工藝，其主要關(guān)注于線圈繞制的均勻度、緊密度以及每線匝平面的垂直度對(duì)Rogowski線圈精度的影響。而事實(shí)上，線圈骨架形變、線圈本身的形變，都會(huì)對(duì)精度產(chǎn)生大的影響。

中國(guó)發(fā)明專利201010160764.9公開(kāi)了一種電子式電流互感器，其二次繞組采用Rogowski線圈，線圈骨架為環(huán)氧樹(shù)脂混合膠制作而成，線圈采用錳銅絲繞制。該發(fā)明專利中沒(méi)有提及低溫可能對(duì)使用的環(huán)氧樹(shù)脂混合膠空心骨架的影響，也沒(méi)有提及低溫對(duì)錳銅絲形變帶來(lái)的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，針對(duì)-200℃的低溫對(duì)電流互感器線圈結(jié)構(gòu)、絕緣的影響，提出一種低溫電流互感器線圈。

本發(fā)明的低溫電流互感器線圈主要由低溫膠內(nèi)骨架、低溫絕緣線匝和低溫膠外骨架等部件組成。所述的低溫膠內(nèi)骨架位于低溫電流互感器線圈的中心，為空心的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。低溫絕緣線匝采用可耐受不低于-208℃的低溫絕緣漆包線沿低溫膠內(nèi)骨架徑向均勻纏繞，低溫絕緣線匝的首尾引出線緊貼著低溫膠內(nèi)骨架外壁，從低溫膠內(nèi)骨架外壁的中心位置引出。低溫膠外骨架為環(huán)狀，將除引出線外的低溫絕緣線匝和低溫膠內(nèi)骨架完全包覆。

所述的低溫是指溫度遠(yuǎn)低于室溫，即溫度從-162℃至-208℃的溫度區(qū)間。溫度-162℃為液化天然氣沸點(diǎn)，-208℃為氮的凝固溫度。

所述的低溫膠內(nèi)骨架的制作材料采用在-200℃低溫下拉伸剪切強(qiáng)度超過(guò)20MPa的樹(shù)脂與玻璃纖維，采用真空浸漬工藝制作。低溫膠內(nèi)骨架浸漬制作后，進(jìn)一步加工成所要求的尺寸，低溫膠內(nèi)骨架外表面需要順著同一方向打毛，不能交錯(cuò)打毛。

所述的低溫絕緣線匝采用可耐受不低于-208℃的低溫絕緣漆包線沿低溫膠內(nèi)骨架徑向均勻纏繞，低溫絕緣線匝的首尾引出線緊貼著低溫膠內(nèi)骨架外壁，從低溫膠內(nèi)骨架外壁的中心位置引出。

所述的低溫膠外骨架采用與低溫膠內(nèi)骨架相同的低溫樹(shù)脂采用真空浸漬工藝制作而成。

所述的低溫電流互感器線圈制作步驟如下：

(1)采用玻璃纖維按照低溫膠內(nèi)骨架的基本尺寸加力緊密繞制，繞制過(guò)程中張力需保持恒定，張力大小不小于50N；

(2)將繞制完成的玻璃纖維置于真空澆注設(shè)備內(nèi)的密封罐內(nèi)，用真空泵將密封罐內(nèi)及玻璃纖維間隙中的氣體抽出；

(3)將低溫樹(shù)脂按照市售的低溫樹(shù)脂說(shuō)明書(shū)中記載的組分和配比配制，并通過(guò)管道注入密封罐內(nèi)，再用加壓泵向密封罐內(nèi)加壓，將浸有低溫樹(shù)脂的玻璃纖維置于真空澆注設(shè)備密封罐的加熱裝置內(nèi)，按照市售的低溫樹(shù)脂說(shuō)明書(shū)中記載的固化溫度和時(shí)間設(shè)定加熱裝置的溫度和加溫時(shí)間，使得低溫樹(shù)脂完全浸潤(rùn)玻璃纖維，然后再加溫固化；

(4)將固化完成后的低溫膠內(nèi)骨架取出，按照尺寸加工打毛外表面，但不能交錯(cuò)打毛；

(5)在低溫膠內(nèi)骨架外表面中心加工出一個(gè)回線槽，并在內(nèi)外表面均勻刻畫(huà)繞線通道，保證繞線均勻；

(6)將低溫絕緣漆包線繞低溫膠內(nèi)骨架外表面的回線槽繞一圈，然后按照繞線通道繞制；