一种标准三相组合互感器
阅读说明：本技术 一种标准三相组合互感器 (Standard three-phase combined mutual inductor ) 是由 林聪� 曹敏 何兆磊 朱梦梦 刘清蝉 程富勇 熊峻 赵静 孙军 贾芳艳 于 2020-12-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种标准三相组合互感器,属于电能计量技术领域。本发明包括壳体、高压大电流接线柱、三相升压单元、三相高压升流单元、三相高压电流标准单元、三相电压标准单元、低压接线排、绝缘介质、自锁万向轮以及线缆,其中三相升压单元、三相高压升流单元、三相高压电流标准单元、三相电压标准单元安装于壳体内部,高压大电流接线柱安装于壳体顶部、低压接线排安装于壳体侧面。本发明将组合互感器校验用升压电源、高压升流电源、标准电流互感器以及标准电压互感器一体化设计,最大程度减小试验设备及试验接线数量,提高组合互感器误差试验的容错性,降低试验难度,提高试验效率。(The invention relates to a standard three-phase combined transformer, and belongs to the technical field of electric energy metering. The invention comprises a shell, a high-voltage large-current binding post, a three-phase boosting unit, a three-phase high-voltage current standard unit, a three-phase voltage standard unit, a low-voltage wiring bar, an insulating medium, a self-locking universal wheel and a cable, wherein the three-phase boosting unit, the three-phase high-voltage current standard unit and the three-phase voltage standard unit are arranged in the shell, the high-voltage large-current binding post is arranged at the top of the. According to the invention, the boosting power supply for checking the combined transformer, the high-voltage boosting power supply, the standard current transformer and the standard voltage transformer are integrally designed, so that the number of test equipment and test wiring is reduced to the greatest extent, the fault tolerance of the error test of the combined transformer is improved, the test difficulty is reduced, and the test efficiency is improved.)
技术领域
本发明涉及一种标准三相组合互感器，属于电能计量技术领域。
背景技术
高压三相组合互感器是高压三相电能计量装置的重要组成部分，由于其具有成本低、体积小、重量轻、防窃电、节约资源等优势，在10kV至35kV用户侧得到大量的应用，特别是在农网中，由于组合互感器具有优良的防窃电性能，大量的高供高计用户安装了以三相组合互感器为核心的成套计量装置。
三相组合互感器是由三相电磁式电压互感器和三台（或两台）单相电磁式电流互感器组合并形成一体供三相电力系统使用的互感器，实际运行时各台互感器之间存在电磁影响，这部分真实存在的影响量在往往在误差检测中未进行试验评估。若仅采用单相试验法对单台的互感器依次进行误差检测，无法真实的反映三相组合互感器实际运行工作时的误差特性。
JB/T 10432-2016《三相组合互感器》明确并规范了三相组合互感器的误差试验、温升试验及相互干扰试验均应在施加三相电压和三相电流的情况下进行，DL/T 1268-2013《三相组合互感器使用技术规范》也规范了三相电压互感器对电流互感器的测量影响和电流互感器误差确定方法，以及三相电流互感器对电压互感器的测量影响和电压互感器误差确定方法。JJG 1165-2019《三相组合互感器》检定规程明确规定了使用三相法在施加电流（1%~120%额定电流）条件下测量电压互感器误差，施加电压（80%~120%额定电压）条件下测量电流互感器误差。因此，需要使用三相法在模拟运行工况下对组合互感器进行误差校验。
基于检定规程规定的三相法的传统组合互感器误差校验装置，包括三台升压器、三台高压升流器、三台高压标准电流互感器、三台标准电压互感器、互感器校验仪、调压控制箱等设备。三台升压器和三台高压升流器需与调压控制箱连接，三台高压标准电流互感器需与三台高压升流器、被试组合互感器、电流负荷箱以及互感器校验仪连接，三台标准电压互感器需与三台升压器、被试组合互感器、电压负荷箱以及互感器校验仪连接，涉及试验设备超过20件，试验接线超过50次，接线复杂，对试验人员要求高且易出错，若接线或操作错误，不但影响校验结果的准确性，还可能损坏试验设备或被试品，甚至可能带来人身安全风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：本发明提供一种标准三相组合互感器，将组合互感器校验用升压电源、高压升流电源、标准电流互感器以及标准电压互感器一体化设计，最大程度减小试验设备及试验接线数量，提高组合互感器误差试验的容错性，降低试验难度，提高试验效率。
本发明技术方案是：一种标准三相组合互感器，包括壳体、高压大电流接线柱、三相升压单元、三相高压升流单元、三相高压电流标准单元、三相电压标准单元、低压接线排、绝缘介质、自锁万向轮以及线缆；
其中三相升压单元、三相高压升流单元、三相高压电流标准单元、三相电压标准单元安装于壳体内部，高压大电流接线柱安装于壳体顶部、低压接线排安装于壳体侧面。
作为本发明的进一步方案，所述三相高压升流单元由三个高压升流源组成，分为A、B、C三相，每个升流源的电流输出绕组可耐受42kV高压，A、B、C三相升流源包括输入绕组、输出绕组、铁芯以及支架1（A相、B相、C相），一次绕组和二次绕组均匀绕制与铁芯上，铁芯通过支架1固定于壳体底部。
作为本发明的进一步方案，所述三相高压电流标准单元由三个高压电流标准组成，分为A、B、C三相，每个电流标准由一次绕组、二次绕组、铁芯以及支架2（A相、B相、C相）组成，其中一次绕组包含L1、L2、L3、L4......Ln共n个抽头，二次绕组包含K1～Km共m个抽头，一次绕组和二次绕组均匀绕制于铁芯上，铁芯通过支架2固定于壳体底部；
所述三相升流单元和三相高压电流标准单元的铁芯均为环形铁芯，每相升流单元和高压电流标准单元的铁芯均同环芯安装于三相高压升流单元中的三个高压升流源的支架1和高压电流标准的支架2上；
所述A、B、C相升流源的输出绕组分别与A、B、C三相电流标准一次绕组串联，为三相电流标准提供试验电流。
作为本发明的进一步方案，所述三相升压单元由三个升压源组成，分为A、B、C三相，每个升压源的最大输出电压为42kV，A、B、C三相升压源包括输入绕组、输出绕组、铁芯和支架3（A相、B相、C相）；一次绕组和二次绕组均匀绕制于铁芯上，铁芯通过支架3固定于壳体底部。
作为本发明的进一步方案，所述三相电压标准单元由三个电压标准组成，分为A、B、C三相，每个电压标准由一次绕组、二次绕组、铁芯以及支架4（A相、B相、C相）组成，一次绕组为P1-P2，一二次绕组包含S1～Sk共k个抽头；其中一次绕组的P1为高压端；所述电压标准包含k-1个变比；所述三相电压标准单元的铁芯为R型铁芯，其中二次绕组紧密均匀绕制于铁芯上，一次绕组紧密均匀绕制于二次绕组上，一次绕组、二次绕组以及铁芯构成了电压标准单元的线包，其中一次绕组的最后一匝与电屏蔽膜连接，电屏蔽膜与线包等宽，全包裹住线包，以实现对线包的电屏蔽;
所述电屏蔽膜为铜箔材质；
所述铁芯通过支架4固定与壳体底部；所述支架1和支架2的高度高于电压标准单元高度，升流单元、高压电流标准单元与电压标准单元错位设计，大幅减小相互之间磁场干扰；
所述A、B、C相升压源的输出绕组分别与A、B、C电压标准一次绕组高压端连接，为三相电压标准提供试验电压；
所述A、B、C相三相电压标准单元一次绕组的P1端分别与A、B、C三相电流标准单元一次绕组L1端连接，为三相电流标准单元提供试验高压。
作为本发明的进一步方案，所述高压大电流接线柱包括A、B、C三组共3n+1个接线柱，
分别为AL1、AL2、AL3、AL4......ALn、BL1、BL2、BL3、BL4......BLn、CL1、CL2、CL3、CL4......CLn和N；
所述A、B、C相三相电压标准单元一次绕组的低压端P2连接后与高压大电流接线柱N连接；
其中高压大电流接线柱AL1、AL2、AL3、AL4、......ALn分别与A相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4......Ln连接；高压大电流接线柱 BL1、BL2、BL3、BL4......BLn分别与B相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4......Ln连接；高压大电流接线柱CL1、CL2、CL3、CL4......CLn分别与C相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4......Ln连接。
作为本发明的进一步方案，所述低压接线排为环氧材质，所述低压接线排包含4部分组成，分别为三相升压源输入端子、三相升流源输入端子、三相电压标准二次端子、三相电流标准二次端子以及接地端子；
其中三相升压源输入端子包括Au、Bu、Cu、Nu，三相升流源输入端子包括Al、Bl、Cl、Nl，三相电压标准二次端子包括：A、B、C三组共3k个接线柱,分别为A（S1～Sk）、B（S1～Sk）、C（S1～Sk）；三相电流标准二次端子包括： A、B、C三组共3m个接线柱，分别为A（K1～Km）、B（K1～Km）、C（K1～Km）
其中三相升压单元的输入绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相升压源输入端子Au、Bu、Cu、Nu连接；三相高压升流单元的输入绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相升流源输入端子Al、Bl、Cl、Nl连接；三相标准电压单元二次绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相电压标准二次端子A（S1～Sk）、B（S1～Sk）、C（S1～Sk）连接；三相高压电流标准单元二次绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相电流标准二次端子A（K1～Km）、B（K1～Km）、C（K1～Km）连接。
作为本发明的进一步方案，所述标准三相组合互感器的外壳为长方体结构，顶面截面积大于底面截面积，顶面四角安装有四个L型吊耳，便于移动运输；
作为本发明的进一步方案，所述标准三相组合互感器的自锁万向轮安装于壳体底部四角，便于移动运输。
作为本发明的进一步方案，所述前述标准三相组合互感器的绝缘介质为高纯度SF6。
本发明的有益效果是：本发明将组合互感器误差校验用12件试验设备集成一体化设计，形成一种标准三相组合互感器，具有以下优点和积极效果：
（1）减少试验设备数量：用于升压、升流、提供标准信号的试验设备由12件变为1件，大幅减小了试验场地要求、试验工作量以及试验难度；
（2）减小试验接线数量：试验接线减少一半以上，减小了试验工作量及难度；
（3）减小试验不确定度：升压器、升流器、电流标准以及电压标准的位置固定，相互之间干扰量固定，减小了设备之间的相对距离以及接线带来的不确定度，提高了试验的准确性；
（4）提高了试验的容错率：在减少试验接线和试验设备的基础上，标准三相组合互感器与组合互感器误差校验系统的其他设备的接线均清晰明了的标注于接线排中，大幅降低了试验人员的工作难度，减小了错接线或漏接线的概率，提高了试验容错率；
（5）小型化、轻量化、可移动设计：绝缘介质采用高纯度SF6，并设计了吊耳和万向轮，体积小、重量轻且便于移动。
附图说明
图1是本发明原理框图；
图2是本发明高压大电流接线柱面板示意图
图3是本发明低压接线排面板示意图；
图4是本发明组合互感器校验系统误差校验一次接线图，其中，最大的虚线框处为本发明；
图5是本发明组合互感器校验系统误差校验的一种二次接线。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图1-5所示，一种标准三相组合互感器，包括壳体、高压大电流接线柱、三相升压单元、三相高压升流单元、三相高压电流标准单元、三相电压标准单元、低压接线排、绝缘介质、自锁万向轮以及线缆；
其中三相升压单元、三相高压升流单元、三相高压电流标准单元、三相电压标准单元安装于壳体内部，高压大电流接线柱安装于壳体顶部、低压接线排安装于壳体侧面；
所述三相高压升流单元由三个高压升流源组成，分为A、B、C三相，每个升流源的电流输出绕组可耐受42kV高压，A、B、C三相升流源包括输入绕组、输出绕组、铁芯以及支架1，一次绕组和二次绕组均匀绕制与铁芯上，铁芯通过支架1固定于壳体底部；
所述三相高压电流标准单元由三个高压电流标准组成，分为A、B、C三相，每个电流标准由一次绕组、二次绕组、铁芯以及支架2组成，一次绕组包含L1、L2、L3三个抽头，二次绕组包含K1～K10共10个抽头，一次绕组和二次绕组均匀绕制于铁芯上，铁芯通过支架2固定于壳体底部；
所述三相升流单元和三相高压电流标准单元的铁芯均为环形铁芯，每相升流单元和高压电流标准单元的铁芯均同环芯安装于三相高压升流单元中的三个高压升流源的支架1和高压电流标准的支架2上；
所述A、B、C相升流源的输出绕组分别与A、B、C三相电流标准一次绕组串联，为三相电流标准提供试验电流；
所述三相升压单元由三个升压源组成，分为A、B、C三相，每个升压源的最大输出电压为42kV，A、B、C三相升压源包括输入绕组、输出绕组、铁芯和支架3；一次绕组和二次绕组均匀绕制与铁芯上，铁芯通过支架3固定于壳体底部；
所述三相电压标准单元由三个电压标准组成，分为A、B、C三相，每个电压标准由一次绕组、二次绕组、铁芯以及支架4组成，一次绕组为P1-P2，二次绕组包含S1～S4共3个抽头；其中一次绕组的P1为高压端；
所述电压标准包含、、、、六个变比；所述三相电压标准单元的铁芯为R型铁芯，其中二次绕组紧密均匀绕制于铁芯上，一次绕组紧密均匀绕制于二次绕组上，一次绕组、二次绕组以及铁芯构成了电压标准单元的线包，其中一次绕组的最后一匝与电屏蔽膜连接，电屏蔽膜与线包等宽，全包裹住线包，以实现对线包的电屏蔽；
所述电屏蔽膜为铜箔材质；
所述铁芯通过支架4固定与壳体底部；支架1和支架2的高度高于电压标准单元高度，升流单元、高压电流标准单元与电压标准单元错位设计，大幅减小相互之间磁场干扰；A、B、C相升压源的输出绕组分别与A、B、C电压标准一次绕组高压端连接，为三相电压标准提供试验电压；
所述A、B、C相三相电压标准单元一次绕组的P1端分别与A、B、C三相电流标准单元一次绕组L1端连接，为三相电流标准单元提供试验高压。
作为本发明的进一步方案，如图2所示，所述高压大电流接线柱包括A、B、C三组共16个接线柱，分别为AL1、AL2、AL3、AL4、AL5、 BL1、BL2、BL3、BL4、BL5、CL1、CL2、CL3、CL4、CL5和N；
所述A、B、C相三相电压标准单元一次绕组的低压端P2连接后与高压大电流接线柱N连接。
其中高压大电流接线柱AL1、AL2、AL3、AL4、AL5分别与A相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4、L5连接；高压大电流接线柱 BL1、BL2、BL3、BL4、BL5分别与B相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4和L5连接；高压大电流接线柱CL1、CL2、CL3、CL4、CL5分别与C相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4和L5连接。
作为本发明的进一步方案，如图3所示，所述低压接线排包含4部分组成，所述低压接线排为环氧材质，分别为三相升压源输入端子、三相升流源输入端子、三相电压标准二次端子、三相电流标准二次端子以及接地端子；
其中三相升压源输入端子包括Au、Bu、Cu、Nu，三相升流源输入端子包括Al、Bl、Cl、Nl，三相电压标准二次端子包括：A、B、C三组共12个接线柱,分别为A（S1～S4）、B（S1～S4）、C（S1～S4）；三相电流标准二次端子包括： A、B、C三组共33个接线柱，分别为A（K1～K11）、B（K1～K11）、C（K1～K11）；
其中三相升压单元的输入绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相升压源输入端子Au、Bu、Cu、Nu连接；三相高压升流单元的输入绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相升流源输入端子Al、Bl、Cl、Nl连接；三相标准电压单元输出绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相电压标准二次端子A（S1～S4）、B（S1～S4）、C（S1～S4）连接；三相高压电流标准单元输出绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相电流标准二次端子A（K1～K11）、B（K1～K11）、C（K1～K11）连接。
作为本发明的进一步方案，所述标准三相组合互感器的外壳为长方体结构，顶面截面积大于底面截面积，顶面四角安装有四个L型吊耳，便于移动运输；
作为本发明的进一步方案，所述标准三相组合互感器的自锁万向轮安装于壳体底部四角，便于移动运输。
作为本发明的进一步方案，所述前述标准三相组合互感器的绝缘介质为高纯度SF6。
本发明的工作原理是：
本发明原理图如图1所示，三相高压升流单元由三个高压升流源组成，分为A、B、C三相，A、B、C三相升流源包括输入绕组和输出绕组；三相电流标准单元由三个高压电流标准组成，分为A、B、C三相，每个电流标准由一次绕组、二次绕组以及铁芯组成，一次绕组包含L1、L2、L3、L4、L5共4个抽头，二次绕组包含K1～K11共10个抽头； A、B、C相升流源的输出绕组分别与A、B、C三相电流标准一次绕组串联，为三相电流标准提供试验电流；三相升压单元由三个升压源组成，分为A、B、C三相，每个升压源的最大输出电压为42kV，A、B、C三相升压源包括输入绕组和输出绕组；三相电压标准单元由三个电压标准组成，分为A、B、C三相，每个电压标准由一次绕组、二次绕组以及铁芯组成，一次绕组为P1-P2，二次绕组包含S1～S4共3个抽头；其中一次绕组的P1为高压端；A、B、C相升压源的输出绕组分别与A、B、C电压标准一次绕组并联，为三相电压标准提供试验电压；A、B、C相三相电压标准单元一次绕组的P1端分别与A、B、C三相电流标准单元一次绕组L1端连接，为三相电流标准单元提供试验高压；高压大电流接线柱包括A、B、C三组共16个接线柱，分别为AL1、AL2、AL3、AL4、AL5、BL1、BL2、BL3、BL4、BL5、CL1、CL2、CL3、CL4、CL5以及N；其中高压大电流接线柱AL1、AL2、AL3、AL4、AL5分别与A相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4、L5连接；高压大电流接线柱BL1、BL2、BL3、BL4、BL5分别与B相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4、L5连接；高压大电流接线柱CL1、CL2、CL3、CL4、CL5分别与C相电流标准的一次绕组L1、L2、L3、L4、L5连接，N为公共端。前述低压接线排包含4部分组成，分别为三相升压源输入端子、三相升流源输入端子、三相电压标准二次端子、三相电流标准二次端子以及接地端子；其中三相升压单元输入端子包括Au、Bu、Cu、Nu，三相升流源输入端子包括Al、Bl、Cl、Nl，三相电压标准二次端子包括：A、B、C三组共12个接线柱,分别为A（S1～S4）、B（S1～S4）、C（S1～S4）；三相电流标准二次端子包括： A、B、C三组共33个接线柱，分别为A（K1～K11）、B（K1～K11）、C（K1～K11）；其中三相升压单元的输入绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相升压源输入端子Au、Bu、Cu、Nu连接；三相高压升流单元的输入绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相升流源输入端子Al、Bl、Cl、Nl连接；三相标准电压单元二次绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相电压标准二次端子A（S1～S4）、B（S1～S4）、C（S1～S4）连接；三相标准电流单元二次绕组在壳体内部分别与低压接线排的三相电流标准二次端子A（K1～K11）、B（K1～K11）、C（K1～K11）连接。
试验的一次接线图如图4所示，本发明的升压器和升流器通过转接排与组合互感器校验系统中的三相调压器连接；本发明的高压多变比电流标准和多变比电压标准一次端通过高压大电流接线柱与被试组合互感器连接；试验的一种二次接线如图5所示，本发明的高压多变比电流标准和多变比电压标准二次绕组通过低压接线排与三相校验仪和被试组合互感器二次绕组连接。通过组合互感器校验系统中三相调压器控制电压输出，再利用本发明为被试组合互感器提供试验高电压和试验大电流以及标准电压和标准电流信号，使组合互感器工作在规程规定的校验点，经三相互感器校验仪读取组合互感器误差，即完成试验。接线数量少、简单，易于操作，大幅提升了组合互感器的试验效率、准确性和安全性。
该装置集成度高、体积小、重量轻、方便移动操作，可实现三相组合互感器误差、变差、电压电流影响量试验，还可用于三台电压互感器、三台（或两台）电流互感器的同时误差校验，大幅减少了试验设备和试验接线的数量，提高了试验的效率、容错率和安全性，还减小了试验不确定度，提高了试验准确性。
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
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