[发明专利]容性电流互感器

说明书

一种容性电流互感器，其结构包括：一次绕组、二次绕组和环形铁芯。其二次绕组由一组或一组以上的容性绕组构成，采用不同的接线方式，利用二次绕组开路时产生的高电势，加到电容两极，使其感应到一次的正反馈电容电流接近同一次负荷电流同相位，从而减少电源输入电流达到节能效果。同时还能抑制高次谐波电流，改善电网功率因数，降低电动机启动电流和变压器空载合闸励磁涌流。

技术领域

本发明涉及一种高压或低压供配电线路用电流互感器。尤其涉及一种二次绕组为开路运行的电容性绕组的容性电流互感器。

背景技术

目前高低压电网中所采用的电流互感器，都是用来供测量或保护装置使用的。其一、二次绕组都是绕制在闭合铁芯磁路上的感性元件，一次绕组通常只有一到两匝，直接串联在主电路中，通过电路大电流。二次绕组则设计成许多匝，通过低阻抗电路，感应出小电流，连接测量仪器或保护装置。这种电流互感器一、二次绕组的设计安匝数是相同的，二次绕组所感应出的磁通，基本上是同一次绕组感应出的磁通反向的，互相抵销的，其差值仅仅是维持磁路磁通所需要的很小的励磁电流。所以这种电流互感器的磁通密度很低，铁芯断面很小就够了。然而一旦二次回路开路，就没有反磁通了，一次电流全成了励磁电流，使铁芯迅速饱和，特性变坏，并且二次侧出现危险高电压，危及人身和设备安全。因此，无论各种电工理论教科书，或是技术规范，都明文规定，电流互感器运行中严防二次开路。而且其功能只是将一次电流变换成二次电流，供测量或保护用，不起任何节能效果。

人们习惯地把电感电流和电容电流视为无功电流，是因为在交流电路中其电流的相位角滞后或超前于电压的相位角90°。在电力系统中，总是把电力电容器和同步补偿器(或同步调相机)作为无功电源向电网输送容性无功电流，用来供给负荷侧感性无功电流，以改善电网功率因数，减少线损。从来没有人把电容器用来作为有功电流源使用，使其同时具有减少电源输入有功电流、抑制高次谐波和改善功率因数的多重功能。

发明内容

本发明打破传统观念严防电流互感器二次开路时会出现危险空载电势的禁条，将电流互感器二次绕组设计成容性绕组。运用移相技术，特意利用二次绕组开路时产生的高空载电势加到电容两极，使其产生的二次电容电流反馈到一次侧，基本上同一次侧负荷电流同相位或接近同相位，从而能起到对一次负荷电流的正反馈补偿作用。于是该电容电流就可以成为输送给负荷侧的有功电流，部分取代电源输入电流。而该电容器就可以成为有功电流源，不但能产生巨大的节能效果，还能抑制高次谐波电流，起到有源滤波和改善功率因数的作用。当只用一台容性电流互感器供给单相用电负荷，忽略互感器内部微小的有功损耗时，其一、二次绕组电流、铁芯磁通、二次空载电势向量图见图1。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高压或低压电流互感器，其结构包括：一次绕组、二次绕组和环形铁芯。其一次绕组由一匝或两匝以匝间绝缘膜隔开的金属箔或绝缘金属导体缠绕而成。其二次绕组由一组或一组以上的容性绕组构成。每组容性绕组是采用以匝数相同的两层金属箔为两个线圈作极板，其间以绝缘膜隔开，一起缠绕而成的电容器。按不同的使用要求，采用不同的连接方式组成一个开路运行的二次绕组。一次绕组和二次绕组之间用绝缘材料加以隔离。一、二次绕组的内侧、外侧和端部分别以内绝缘层、外绝缘层和端绝缘层予以加强绝缘。

前述的容性电流互感器，其一、二次绕组可以合在一起绕成一个绕组套在环形铁芯的一个铁芯柱上；也可以采用不同的组合方式，组成两个或以上绕组，分别套在环形铁芯的两个铁芯柱上。

前述的容性电流互感器，其一、二次绕组的内绝缘层、外绝缘层和端绝缘层表面是全部或部分包覆接地的、非闭环的导电屏蔽层，并同铁芯实行电气连接。这种导电屏蔽层的材料是金属箔、非金属导电膜、金属镀层、导电涂层。

前述的容性电流互感器，其二次绕组只有一组容性绕组，其第一线圈的尾端同第二线圈的首端相连接，形成一个开路运行的，二次侧合成电容电流与一次侧负荷电流基本上同相位的正反馈电路。