[实用新型]一种用于电气化铁路车辆的电压互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电测量技术领域，尤其涉及一种用于电气化铁路车辆的电压互感器。 

背景技术

电压互感器是一个带铁芯的变压器，主要通过变换线路上的电压，用来给测量仪表和继电保护装置供电，或者用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。它主要由一、二次线圈、铁芯和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁芯中就产生一个磁通φ，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，由此组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，电压互感器一次绕组侧接在一次系统，二次绕组侧接测量仪表、继电保护等，可以确保操作人员和二次设备的安全。 

用于电气化铁路车辆的电压互感器起着测量接触网（即电力机车上方用的高压线）电压的作用，准确度不低于1级，世界上大多数国家包括中国大陆采用的额定电压是25kV。电气化铁路接触网使用单相交流给铁路车辆提供动力，其中和谐号机车采用直流电机驱动，需要通过整流装置把交流变换为直流；高速动车采用调频三相交流电机驱动，需要通过整流装置把交流变换为直流再通过电子线路把直流逆变为频率可调的三相交流。在车辆运行过程中整流装置的非线性，电机牵引功率的随机起伏，或高压开关的频繁操作等都可以使供电变 压器发生直流充磁与退磁过程，从而在接触网上产生最大达到4kV的直流电压。直流电压对电压互感器危害极大，电压互感器铁芯被直流磁化后，一次电流会异常增加，造成电压互感器一次绕组过热。如果电压互感器的铁芯被直流电流磁化到饱和，一次交流电压将作用到一次绕组的电阻和漏电感上，产生0.1A量级的一次电流，在持续数分钟的交直流电流冲击下电压互感器就会过热烧毁。即使一次磁化电流还没有严重到危害电压互感器安全运行的程度，如仅是使一次绕组呈现较小的感抗，但一旦铁道车辆进入接触网的电分相无电区，在接触网杂散电容的耦合下，接触网电源可以激发电压互感器产生频率为16.67Hz(三分频)的持续的铁磁谐振，电流足以达到0.1A以上，只要持续数分钟电压互感器也会过热烧毁。 

目前欧洲使用加大电压互感器一次回路电阻的措施抑制直流磁化电流，必要时还在外部串入50kΩ电阻。但是这种方法并不适合我国电气化铁路，主要原因是我国电气化铁路的供电负荷远大于欧洲，牵引设备的运行环境更为严酷，接触网的电压畸变比欧洲要严重。虽然我国铁路车辆使用的电压互感器的绝缘标准高于欧洲标准，但烧损事故仍然较多。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于电气化铁路车辆的电压互感器，避免铁路车辆使用的电压互感器发生饱和直流磁化，减少电压互感器过热烧毁事故。 

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案： 

一种用于电气化铁路车辆的电压互感器，包括铁芯（5），其中，所述铁芯（5）的芯柱中部开设有气隙切口（6），以使在电气化铁路车辆的接触网无直流分量的状态下，铁芯（5）的磁路不饱和，在所述接触网出现直流分量的状态 下，铁芯（5）中非气隙切口的部分磁路饱和、铁芯（5）中气隙切口（6）的部分磁路不饱和。 

其中，所述铁芯（5）为冷轧取向硅钢片卷制而成的R型铁芯； 

所述铁芯（5）的两侧芯柱（51）的中部分别开设有两个气隙切口（6），且每侧芯柱（51）上的两个气隙切口（6）分别设置在该侧芯柱（51）的上表面和下表面并同时向内延伸，且以铁芯（5）的中截面对称分布，并且所有气隙切口（6）均处于同一平面上。 

其中，还包括：一次绕组（1）、二次绕组（2）、绕圈管（4）和绝缘材料（3），其中，所述线圈管（4）套在所述铁芯（5）上部芯柱外面，所述二次绕组（2）绕在所述线圈管（4）上，所述一次绕组（1）绕在二次绕组（2）外面，所述一次绕组（1）、二次绕组（2）、绕圈管（4）、铁芯（5）通过绝缘材料（3）浇注固化。 

其中，所述铁芯（5）的芯柱（51）标称直径为80毫米，有效截面积42.6平方厘米，额定磁密设计值0.38T。 

其中，所述一次绕组（1）分三层，且绕线由内自外宽度依次减小。 

其中，所述绝缘材料（3）为环氧树脂。 

其中，所述二次绕组（2）绕线宽度100mm，用Φ1.45漆包圆铜线绕制，高10mm。 

其中，所述一次绕组（1）分三层绕制，由内自外层绕线宽度依次是80mm、70mm和60mm，且各层之间都设置层绝缘材料（3），所述一次绕组（1）的外径246mm。