10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊及電能計量裝置的制作方法

本發明涉及電力技術領域，特別是涉及一種10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊及電能計量裝置。

背景技術：

為了供電可靠性，現用的10kV電網一般采用中性點絕緣運行，這樣電網單相接地時，電網只有一點接地，電網還可以短時間繼續運行為用戶供電，提高供電可靠性。用于此類電網的電能計量電壓互感器模塊是電能計量裝置的重要組成部分，其對電能計量裝置的安全運行具有至關重要的作用。

傳統方案中，用于電網中性點絕緣的10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊通常包括兩個電壓互感器，兩個電壓互感器一次線圈的各端分別通過熔斷器連接10kV電網，上述電壓互感器二次線圈的各端均連接電能計量裝置中的電能表(如三相三線電能表)。傳統方案中的電能計量裝置示意圖可以參考圖1所示，圖1中，TA1和TA2表示電流互感器，TV1和TV2表示電壓互感器。這樣，電壓互感器模塊的各臺電壓互感器中，其一次側在工作過程中需要承受來10kV電網的線電壓，即一次線圈的承受電壓高，受單臺設備的體積及散熱的限制，其匝間、層間絕緣裕度小，散熱困難，若電網電壓突然升高(如出現雷擊、操作過電壓、單相接地等)，容易引起電壓互感器的絕緣層損壞，一次線圈的匝間、層間絕緣加速老化等問題，從而降低各臺電壓互感器的使用壽命。

技術實現要素：

基于此，有必要針對傳統方案中，電網電壓突然升高降低各臺電壓互感器使用壽命的技術問題，提供一種10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊及電能計量裝置。

一種10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊，包括第一電壓互感器、第二電壓互感器以及第三電壓互感器；

所述第一電壓互感器的一次線圈首端連接10kV電網的A相線，第二電壓互感器的一次線圈首端連接10kV電網的B相線，第三電壓互感器的一次線圈首端連接10kV電網的C相線；第一電壓互感器的一次線圈末端、第二電壓互感器的一次線圈末端和第三電壓互感器的一次線圈末端相互連接；所述第一電壓互感器的二次線圈首端連接電能表的A相電壓端，所述第二電壓互感器的二次線圈首端連接電能表的B相電壓端，所述第三電壓互感器的二次線圈首端連接電能表的C相電壓端；第一電壓互感器的二次線圈末端、第二電壓互感器的二次線圈末端和第三電壓互感器的二次線圈末端相互連接并接地。

上述10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊，設置第一電壓互感器、第二電壓互感器以及第三電壓互感器三臺全絕緣的電壓互感器，上述三臺電壓互感器的一次線圈首端接在10kV電網上，一次線圈的末端相互連接，三臺電壓互感器的二次線圈末端相互連接后接地，二次線圈首端接電能表，使每臺電壓互感器一次線圈所承受的電壓為10kV電網對應的相電壓，各臺電壓互感器一次線圈的電壓負擔降低，使電壓互感器模塊中各臺電壓互感器一次線圈的匝間絕緣和層間絕緣裕度得到提高，同時提高了鐵芯的勵磁飽和裕度，有利于降低電壓互感器模塊的損耗，提升上述電壓互感器模塊的使用壽命。

一種電能計量裝置，包括上述電壓互感器模塊，以及電能表。

上述電能計量裝置，包括使用壽命得到提升的電壓互感器模塊，因而電能計量裝置的各臺電壓互感器一次線圈的匝間絕緣和層間絕緣裕度得到提高，同時提高了鐵芯的勵磁飽和裕度，因而電壓回路的可靠性得到提高。

附圖說明

圖1為傳統方案的電能計量裝置示意圖；

圖2為一個實施例的電壓互感器模塊結構示意圖；

圖3為一個實施例的電壓互感器模塊結構示意圖；

圖4為一個實施例的電能計量裝置示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明提供的10kV(千伏)電能計量裝置的電壓互感器模塊及電能計量裝置進行詳細闡述。

參考圖2，圖2所示為一個實施例的10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊結構示意圖，如圖2所示，上述電壓互感器模塊可以包括第一電壓互感器、第二電壓互感器以及第三電壓互感器；

所述第一電壓互感器的一次線圈11的首端連接10kV電網上的A相線，第二電壓互感器的一次線圈12的首端連接10kV電網上的B相線，第三電壓互感器的一次線圈13的首端連接10kV電網上的C相線；第一電壓互感器的一次線圈11末端、第二電壓互感器的一次線圈12末端和第三電壓互感器的一次線圈13末端相互連接；所述第一電壓互感器的二次線圈14首端連接電能表21的A相電壓端UA，所述第二電壓互感器的二次線圈15首端連接電能表21的B相電壓端UB，所述第三電壓互感器的二次線圈16首端連接電能表21的C相電壓端UC；第一電壓互感器的二次線圈14末端、第二電壓互感器的二次線圈15末端和第三電壓互感器的二次線圈16末端相互連接并接地。

上述第一電壓互感器的一次線圈11末端、第二電壓互感器的一次線圈12末端和第三電壓互感器的一次線圈13末端相互連接后，懸空設置；第一電壓互感器的二次線圈14末端、第二電壓互感器的二次線圈15末端和第三電壓互感器的二次線圈16末端相互連接并接地，以保證相應電壓互感器模塊工作的穩定性。各臺電壓互感器各線圈的首端為該線圈的同名端，各臺電壓互感器各線圈的末端為該線圈的非同名端，比如，第一電壓互感器的一次線圈11的首端為一次線圈11的同名端，其末端為一次線圈11的非同名端。

本實施例提供的電能計量電壓互感器模塊，設置第一電壓互感器(包括一次線圈11和二次線圈14)、第二電壓互感器(包括一次線圈12和二次線圈15)以及第三電壓互感器(包括一次線圈13和二次線圈16)三臺全絕緣的電壓互感器，上述三臺電壓互感器的一次線圈首端接在10kV電網上，一次線圈的末端相互連接并懸空，三臺電壓互感器的二次線圈末端相互連接后接地，二次線圈首端接電能表，使每臺電壓互感器一次線圈所承受的電壓為10kV電網對應的相電壓，各臺電壓互感器一次線圈側(如一次線圈11、一次線圈12和一次線圈13)的電壓負擔降低，使電壓互感器模塊中各臺電壓互感器一次線圈的匝間絕緣和層間絕緣裕度得到提高，同時提高了鐵芯的勵磁飽和裕度，有利于降低電壓互感器模塊的損耗，提升上述電壓互感器模塊的使用壽命。

在一個實施例中，上述第一電壓互感器的一次線圈末端、第二電壓互感器的一次線圈末端和第三電壓互感器的一次線圈末端相互連接后懸空；各臺電壓互感器(包括上述第一電壓互感器的一次線圈末端、第二電壓互感器的一次線圈末端和第三電壓互感器)一次線圈所承受的電壓為相電壓，因而各臺電壓互感器一次線圈側的電壓負擔降低；所述一次線圈的匝間絕緣和層間絕緣裕度變高，提高了鐵芯的勵磁飽和裕度，有利于降低電壓互感器模塊的損耗，提升上述電壓互感器模塊的使用壽命。

參考圖3所示，在一個實施例中，上述10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊，還可以包括第一熔斷器23、第二熔斷器24以及第三熔斷器25；

所述第一熔斷器23連接在所述第一電壓互感器的一次線圈11首端與10kV電網的A相線之間；所述第二熔斷器24連接在所述第二電壓互感器的一次線圈12首端與10kV電網的B相線之間；所述第三熔斷器25連接在所述第三電壓互感器的一次線圈14首端與10kV電網的C相線之間。

上述第一熔斷器23、第二熔斷器24以及第三熔斷器25均為高壓熔斷器。

本實施例分別在各臺電壓互感器的一次線圈首端以及相應的10kV電網之間接入一個熔斷器，可以保證各臺電壓互感器的安全運行，從而提高相應電壓互感器模塊的安全性能。

在一個實施例中，上述第一電壓互感器的二次線圈末端、第二電壓互感器的二次線圈末端和第三電壓互感器的二次線圈末端相互連接后接地，以保證其工作的安全性。

如圖3所示，在一個實施例中，上述10kV電能計量裝置的電壓互感器模塊，還可以包括非線性電阻27；

所述非線性電阻27的一端分別連接第一電壓互感器的一次線圈11末端、第二電壓互感器的一次線圈12末端和第三電壓互感器的一次線圈13末端，即第一電壓互感器的一次線圈11末端、第二電壓互感器的一次線圈12末端和第三電壓互感器的一次線圈13末端相互連接后，通過上述非線性電阻27接地。

本實施例在第一電壓互感器的一次線圈11末端、第二電壓互感器的一次線圈12末端和第三電壓互感器的一次線圈13末端相互連接后，設置非線性電阻27，使上述非線性電阻27連接在各臺電壓互感器的一次線圈末端和地端之間，所述非線性電阻27兩端電壓低于臨界電壓時，呈開路狀態，使得各臺電壓互感器的一次線圈末端近似懸空，當電壓高于臨界電壓后，呈穩壓狀態。在10kV電網單相接地電壓瞬間升高時，可以有效鉗位各臺電壓互感器一次線圈末端對地電壓，保證電壓互感器一次線圈的安全工作。

上述臨界電壓設定范圍可以為相應一次線圈額定電壓的1.2至1.5倍。

當10kV電網發生突變(如單相接地等狀況)，必然引起相互連接的三臺電壓互感器的一次線圈末端的對地電壓升高，10kV電網的單相接地后斷開的瞬間，其電壓有可能升高到線電壓的2至3倍，造成電壓互感器絕緣損壞。本實施例將上述非線性電阻接入電壓互感器模塊，當各臺電壓互感器的一次線圈末端電壓升高時，非線性電阻可以將一次線圈末端的對地電壓鉗位在一定的范圍內，如1.2至1.5倍一次線圈額定電壓范圍內，使得三臺全絕緣電壓互感器的一次線圈末端對地電壓受到鉗位保護，進一步提升了相應電壓互感器模塊的安全性能。

一種電能計量裝置，包括上述電壓互感器模塊，以及電能表。

本實施例提供的電能計量裝置可以參考圖2所示，包括使用壽命得到提升的電壓互感器模塊，這樣電能計量裝置的各臺電壓互感器一次線圈的匝間絕緣和層間絕緣裕度得到提高，同時提高了鐵芯的勵磁飽和裕度，因而電壓回路的可靠性得到提高。

參考圖4所示，在一個實施例中，上述電能計量裝置，還可以包括第一電流互感器31和第二電流互感器32；

所述第一電流互感器31的一次線圈連接在10kV電網的A相線上，第一電流互感器31二次線圈的首端連接電能表的A相電流輸入端IA+，第一電流互感器31二次線圈的末端連接電能表的A相電流輸出端IA-；

所述第二電流互感器32的一次線圈連接在10kV電網的C相線上，第二電流互感器32二次線圈的首端連接電能表的C相電流輸入端IC+，第二電流互感器32二次線圈的末端連接電能表的C相電流輸出端IC-。

上述各臺電流互感器(包括第一電流互感器31和第二電流互感器32)各線圈的首端為該線圈的同名端，各臺電流互感器各線圈的末端為該線圈的非同名端，比如，第一電流互感器31的二次線圈首端為該二次線圈的同名端，其末端為二次線圈的非同名端。

本實施例中通過第一電流互感器31和第二電流互感器32將10kV電網的電流引入電能計量裝置的電能表(三相三線電能表)，可以保證上述電能表工作的安全性，從而提高相應電能計量裝置工作的安全性。

如圖4所示，作為一個實施例，上述第一電流互感器31二次線圈的末端以及第二電流互感器32二次線圈的末端可以分別接地，進一步提升電能計量裝置的安全性能。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。