專利名稱：Vfto下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高電壓領(lǐng)域，特別涉及一種VFTO (Very Fast TransientOvervoltage,快速暫態(tài)過電壓)下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
羅哥夫斯基(Rogowski)線圈是一種空心或帶磁芯的環(huán)形線圈,可直接套在被測(cè)導(dǎo)體上測(cè)量通過導(dǎo)體的脈沖電流。該線圈的電流測(cè)量范圍從幾mA到幾十kA，可滿足不同的測(cè)量要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，單獨(dú)測(cè)量大電流和小電流的Rogowski線圈已經(jīng)比較成熟。但這些電流傳感器只能較好地測(cè)量單一幅值范圍電流信號(hào)。若電流幅值范圍變化較大，則很難在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中進(jìn)行完整測(cè)量；同時(shí)現(xiàn)有Rogowski線圈無過壓保護(hù)措施，極有可能損壞后級(jí)測(cè)量儀器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置。通過多級(jí)過壓保護(hù)，在測(cè)量VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的同時(shí)，保護(hù)后級(jí)設(shè)備不受到損壞。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置，包括圓環(huán)形骨架、繞制在骨架上的螺旋狀線圈、在構(gòu)成螺旋狀線圈的導(dǎo)線兩端并聯(lián)的積分電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管，積分電阻還具有線圈輸出端口，其中:螺旋狀線圈，用于將原邊導(dǎo)體上流經(jīng)的大電流經(jīng)過電磁感應(yīng)變換為小電流，以便減小瞬態(tài)電壓抑制二極管的壓力；積分電阻，用于將流經(jīng)螺`旋狀線圈上的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)；瞬態(tài)電壓抑制二極管，用于將積分電阻上的電壓鉗制為預(yù)定的電壓；線圈輸出端口，用于輸出積分電阻得到的電壓信號(hào)。優(yōu)選的，測(cè)量裝置還包括環(huán)形的屏蔽結(jié)構(gòu)，用于容納圓環(huán)形骨架、螺旋狀線圈、積分電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管。優(yōu)選的，屏蔽結(jié)構(gòu)上設(shè)有環(huán)形溝槽，其中環(huán)形溝槽的中軸線與螺旋狀線圈的中軸線重合，一次側(cè)電流在穿過螺旋狀線圈的中軸線時(shí)，在垂直于電流方向的平面上產(chǎn)生磁場，環(huán)形溝槽用作所述磁場在螺旋狀線圈上感應(yīng)出電壓的耦合通路。優(yōu)選的，骨架采用鎳-鋅鐵氧體磁芯材料。優(yōu)選的，骨架為實(shí)心圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，骨架的截面為正方形。優(yōu)選的，螺旋狀線圈的匝數(shù)為30-50匝。優(yōu)選的，積分電阻為無感電阻。優(yōu)選的，瞬態(tài)電壓抑制二極管具體在積分電阻的電壓達(dá)到動(dòng)作電壓時(shí)，將積分電阻上的電壓鉗制為預(yù)設(shè)的電壓。
本發(fā)明通過提供一種VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置，其中測(cè)量裝置包括圓環(huán)形骨架、繞制在骨架上的螺旋狀線圈、在構(gòu)成螺旋狀線圈的導(dǎo)線兩端并聯(lián)的積分電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管，積分電阻還具有線圈輸出端口。螺旋狀線圈用于將原邊導(dǎo)體上流經(jīng)的大電流經(jīng)過電磁感應(yīng)變換為小電流，積分電阻用于將流經(jīng)螺旋狀線圈上的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，瞬態(tài)電壓抑制二極管用于將積分電阻上的電壓鉗制為預(yù)定的電壓，線圈輸出端口用于輸出積分電阻得到的電壓信號(hào)。通過多級(jí)過壓保護(hù)，在保證在測(cè)量VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的同時(shí)，保護(hù)后級(jí)設(shè)備不受到損壞。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。圖2為本發(fā)明屏蔽機(jī)構(gòu)一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖3為本發(fā)明的測(cè)試結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明 保護(hù)的范圍。除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際的比例關(guān)系繪制的。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。圖1為本發(fā)明VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置一個(gè)實(shí)施例的俯視圖。如圖1所示，測(cè)量裝置包括圓環(huán)形骨架1、繞制在骨架I上的螺旋狀線圈2、在構(gòu)成螺旋狀線圈2的導(dǎo)線兩端并聯(lián)的積分電阻3和瞬態(tài)電壓抑制二極管4，積分電阻3還具有線圈輸出端口
6。其中:螺旋狀線圈2，用于將原邊導(dǎo)體上流經(jīng)的大電流經(jīng)過電磁感應(yīng)變換為小電流，以便減小瞬態(tài)電壓抑制二極管4的壓力。
積分電阻3，用于將流經(jīng)螺旋狀線圈2上的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。瞬態(tài)電壓抑制二極管4，用于將積分電阻3上的電壓鉗制為預(yù)定的電壓；線圈輸出端口 6,用于輸出積分電阻3得到的電壓信號(hào)?；诒景l(fā)明上述實(shí)施例提供的VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置，通過多級(jí)過壓保護(hù)，能夠在測(cè)量VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的同時(shí)，保護(hù)后級(jí)設(shè)備不受到損壞。本發(fā)明為抑制試品擊穿電流對(duì)后級(jí)設(shè)備的損壞，采用三級(jí)保護(hù)措施。第一級(jí)保護(hù):通過線圈，將原邊導(dǎo)體上流經(jīng)的大電流經(jīng)電磁感應(yīng)原理變換為小電流，減小后級(jí)瞬態(tài)電壓抑制二極管的壓力。優(yōu)選的，螺 旋狀線圈的匝數(shù)為30-50匝。第二級(jí)保護(hù):借助小體積鐵氧體磁環(huán)在大電流下的自飽和作用，再次限制線圈上的感應(yīng)電流。當(dāng)幾毫安至幾十安的小電流流經(jīng)線圈原邊時(shí)，線圈輸出端口可感應(yīng)出與其成正比的電壓信號(hào)。當(dāng)試品擊穿時(shí)產(chǎn)生的kA級(jí)大電流流經(jīng)線圈原邊時(shí)，小體積鐵氧體磁環(huán)的飽和作用限制了線圈2上的脈沖電流幅值和脈寬，實(shí)現(xiàn)了第二級(jí)過壓保護(hù)功能。優(yōu)選的，骨架采用鎳-鋅鐵氧體磁芯材料。由于鎳-鋅鐵氧體磁芯材料的磁導(dǎo)率較低，電阻較大，因此適合頻率較高的場合。優(yōu)選的，骨架為實(shí)心圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，骨架的截面為正方形。通過將骨架的截面設(shè)為正方形，可便于制造和繞制線圈。第三級(jí)保護(hù):瞬態(tài)電壓抑制二極管4具體在積分電阻3的電壓達(dá)到動(dòng)作電壓時(shí)，將積分電阻3上的電壓鉗制為預(yù)設(shè)的電壓，通常為幾十伏。由于通過三級(jí)保護(hù)，從而，在線圈通過kA級(jí)大電流時(shí)限制積分電阻兩端的出口電壓，以免因感應(yīng)出高電壓而威脅后級(jí)測(cè)量儀器的安全。優(yōu)選的，積分電阻3可采用無感電阻。由于測(cè)量快速變化的電流需要降低積分電阻的電感，普通電阻的雜散電感較大，積分時(shí)會(huì)發(fā)生較大振蕩，不能較好還原原始電流信號(hào)，傳感器的測(cè)量頻帶和精度均會(huì)受到影響，因此采用無感電阻則可以較好還原原始電流信號(hào)，保證傳感器的測(cè)量頻帶和精度。如果主要測(cè)試低頻電流，則也可采用普通電阻作為積分電阻。優(yōu)選的，線圈輸出端口 6可采用工程用標(biāo)準(zhǔn)接頭，例如Q9接頭等，可以通過電纜與示波器的輸入通道很好匹配。優(yōu)選的，為了避免外部的電磁干擾，可在上述部件之外設(shè)置環(huán)形的屏蔽結(jié)構(gòu)5。例如，環(huán)形的屏蔽結(jié)構(gòu)用于容納圓環(huán)形骨架1、螺旋狀線圈2、積分電阻3和瞬態(tài)電壓抑制二極管4。優(yōu)選的，屏蔽結(jié)構(gòu)5上設(shè)有環(huán)形溝槽，其中環(huán)形溝槽的中軸線與螺旋狀線圈的中軸線重合，一次側(cè)電流在穿過螺旋狀線圈的中軸線時(shí)，在垂直于電流方向的平面上產(chǎn)生磁場，環(huán)形溝槽用作所述磁場在螺旋狀線圈上感應(yīng)出電壓的耦合通路。圖2為本發(fā)明屏蔽機(jī)構(gòu)一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖2所示，屏蔽機(jī)構(gòu)5可選用環(huán)形結(jié)構(gòu)的金屬屏蔽盒21。其中，屏蔽盒可由上下兩半部分組成。兩半合并后，中間留有環(huán)形溝槽22。圖3為本發(fā)明的測(cè)試結(jié)果示意圖。其中，A為試品擊穿后的kA級(jí)大電流，B為本發(fā)明深度過流保護(hù)的小電流線圈測(cè)得的HlA級(jí)納秒預(yù)放電電流。測(cè)試表明:該線圈既能準(zhǔn)確測(cè)量上升沿小于5ns的mA級(jí)小電流，又能在流過kA級(jí)大電流時(shí)限制線圈出口電壓，保護(hù)后級(jí)設(shè)備。本發(fā)明采用電磁感應(yīng)變幅值，鐵氧體磁環(huán)飽和限幅值，瞬態(tài)電壓抑制二極管抑制幅值三級(jí)保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的安全準(zhǔn)確測(cè)量。本發(fā)明的描述是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯然的。選擇和描述實(shí)施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計(jì) 適于特定用途的帶有各種修改的各種實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置，其特征在于，包括圓環(huán)形骨架、繞制在骨架上的螺旋狀線圈、在構(gòu)成螺旋狀線圈的導(dǎo)線兩端并聯(lián)的積分電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管，積分電阻還具有線圈輸出端口，其中: 螺旋狀線圈，用于將原邊導(dǎo)體上流經(jīng)的大電流經(jīng)過電磁感應(yīng)變換為小電流，以便減小瞬態(tài)電壓抑制二極管的壓力； 積分電阻，用于將流經(jīng)螺旋狀線圈上的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)； 瞬態(tài)電壓抑制二極管，用于將積分電阻上的電壓鉗制為預(yù)定的電壓； 線圈輸出端口，用于輸出積分電阻得到的電壓信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 測(cè)量裝置還包括環(huán)形的屏蔽結(jié)構(gòu)，用于容納圓環(huán)形骨架、螺旋狀線圈、積分電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 屏蔽結(jié)構(gòu)上設(shè)有環(huán)形溝槽，其中環(huán)形溝槽的中軸線與螺旋狀線圈的中軸線重合，一次側(cè)電流在穿過螺旋狀線圈的中軸線時(shí)，在垂直于電流方向的平面上產(chǎn)生磁場，環(huán)形溝槽用作所述磁場在螺旋狀線圈上感應(yīng)出電壓的耦合通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 骨架采用鎳-鋅鐵氧體磁芯材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 骨架為實(shí)心圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 骨架的截面為正方形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 螺旋狀線圈的匝數(shù)為30-50匝。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 積分電阻為無感電阻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的測(cè)量裝置，其特征在于， 瞬態(tài)電壓抑制二極管具體在積分電阻的電壓達(dá)到動(dòng)作電壓時(shí)，將積分電阻上的電壓鉗制為預(yù)設(shè)的電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開一種VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的測(cè)量裝置。其中測(cè)量裝置包括圓環(huán)形骨架、繞制在骨架上的螺旋狀線圈、在構(gòu)成螺旋狀線圈的導(dǎo)線兩端并聯(lián)的積分電阻和瞬態(tài)電壓抑制二極管，積分電阻還具有線圈輸出端口。螺旋狀線圈用于將原邊導(dǎo)體上流經(jīng)的大電流經(jīng)過電磁感應(yīng)變換為小電流，積分電阻用于將流經(jīng)螺旋狀線圈上的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，瞬態(tài)電壓抑制二極管用于將積分電阻上的電壓鉗制為預(yù)定的電壓，線圈輸出端口用于輸出積分電阻得到的電壓信號(hào)。通過多級(jí)過壓保護(hù)，在保證在測(cè)量VFTO下絕緣擊穿前預(yù)放電電流的同時(shí)，保護(hù)后級(jí)設(shè)備不受到損壞。
文檔編號(hào)G01R19/00GK103235169SQ20131014678
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者張璐, 陳維江, 張喬根, 顏湘蓮, 文韜, 陳綱亮, 戴敏 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 西安交通大學(xué), 中國電力科學(xué)研究院