图1 电流互感器的一次绕组结构形状
(a)U字形;(b)链形;(c)正立式吊环形;(d)倒立式吊环形
根据绝缘介质的不同,电流互感器可分为:
(1)油浸式电流互感器。油浸式电流互感器由绝缘纸和绝缘油作为绝缘,大多为户外型,常用于35kV及以上电压等级。它主要由底座(或油箱)、器身、瓷套、储油柜等部分构成。由于电流互感器中油的体积随温度而变化,过去常用带胶囊的储油柜来缓冲这种变化,目前对于110kV及以上电压等级的电流互感器,金属膨胀器已取代了胶囊,由金属膨胀器完成绝缘油膨胀或收缩的缓冲,避免了油与空气的直接接触,使油不易氧化。油浸式电流互感器可做成正立式和倒立式。做成正立式结构时,一次绕组通常为链形或U字形。当为链形结构时,一次绕组和二次绕组构成相互垂直的圆环,此时由于其电场不太均匀,一般常用于35~110kV电压等级。U字形绕组常采用电容型绝缘结构,主绝缘在一次绕组上,绝缘内设有电屏(金属铝箔或半导体纸),将油纸绝缘分为若干层,最外层电屏接地,最内层电屏接高电压,每一对电屏连同中间的绝缘层组成了一个电容器,整个结构为圆筒式电容串结构,设计时使各屏间电容接近相等,则其中电场分布均匀,如图2所示。做成倒立式结构时,二次绕组常采用电容型绝缘的吊环形结构,此时主绝缘全部在二次绕组上,最外层电屏接高电压,最内层电屏接地,如图3所示。电容型绝缘结构常用在110kV及以上的高压电流互感器中。
图2 U字形电容型绝缘结构原理图
1-一次导体;2-高压电屏;3-中间电屏;4-地电屏;5-二次绕组
图3 倒立式吊环形电容型绝缘结构原理图
1-一次导体;2-二次绕组;3-高压电屏;4-中间电屏;5-地电屏;6-支架
(2)浇注式电流互感器。浇注式电流互感器利用环氧树脂或不饱和树脂混合材料作绝缘,它将树脂、填料和固化剂等混合后,浇注到装有一次和二次绕组及其他元件的模具内,经固化成型后形成一个整体。它具有绝缘性能好、机械强度高、防潮、防火等优点,多用于35kV及以下的电流互感器,并正在向110kV及以上电压等级发展。采用不饱和树脂时,浇注在室温下进行且不抽真空,浇注工艺简单,而采用环氧树脂时,是在加热条件下真空浇注,并进行脱气处理,因此环氧树脂浇注式电流互感器克服了不饱和树脂浇注的缺点,其体内气泡少,电气强度和机械强度高,适于做成电压等级较高的电流互感器,而不饱和树脂浇注只能用于电压等级较低的电流互感器。环氧树脂浇注式电流互感器过去常采用半浇注结构(仅将一、二次绕组及其引线等浇注成一个整体,铁芯不在浇注体之内),现在则采用全浇注式结构(将一、二次绕组及其引线、铁芯等全浇注成一个整体)。
(3)干式电流互感器。干式电流互感器一、二次绕组之间以及绕组和铁芯之间的绝缘介质由绝缘纸、玻璃丝带、聚酯薄膜等普通固体绝缘材料构成,并经浸渍绝缘漆烘干处理,其结构简单,但绝缘强度低,常用于0. 5kV及以下的低压户内型电流互感器。
(4) SF6气体绝缘电流互感器。SF6气体绝缘电流互感器的主绝缘由性能优良的SF6气体构成,具有防爆、阻燃、体积小、质量轻、制造简单、维护方便等特点。它又有两种形式,一种与GIS配套使用,另一种可独立使用。独立式SF6气体绝缘电流互感器多为倒立式结构,如图4所示。电流互感器的一、二次绕组均装在外壳内,放置在产品的上部,并在电流互感器顶部装设防爆片,当其内部气体压力过大,防爆片破裂,释放内部压力,以免事故扩大。整个头部由高强度绝缘套管支撑,也有采用环氧玻璃钢筒与硅橡胶制成的复合绝缘子作为其外绝缘的。下部为底座,用来安装固定产品,在底座内还设置有SF6气体压力表、SF6密度继电器、充放气阀等。
图4 SF6气体绝缘电流互感器
1-防爆片;2-壳体;3-二次绕组;4-一次绕组;5-二次出线管;6-套管;7-二次端子盒;8-底座
按电流比,电流互感器可分为:
(1)单电流比的电流互感器。这种电流互感器一、二次绕组匝数固定,电流比不能改变,只能实现一种电流比变换。
(2)多电流比的电流互感器。它通过改变电流互感器绕组的匝数等方法,可得到不同的电流比。
根据使用条件的不同.电流互感器可分为:
(1)户内式电流互感器。10kV及以下电压等级的电流互感器多制成户内式。
(2)户外式电流互感器。35kV及以上电压等级的电流互感器多制成户外式。
按电流变换原理,电流互感器可分为:
(1)传统的电磁式电流互感器。
(2)新型电流互感器,如光学电流互感器、无线电式电流互感器等。
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