专利名称：一种用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种用于电离互感器的抗电磁干扰测试方法。
背景技术：
随着电力需求的不断增长，发电机机组的装机容量越来越大。但是受限于绝缘技 术等因素，发电机出口的额定电压提高的并不多，由此导致其额定电流急剧上升，如600MW 发电机组的额定电流已达到25kA-28kA。如图1所示，由邻相大电流母线等外通电导体产生 的磁场，严重地影响着装设在此处的测量用和保护用仪器(如大电流互感器等)的正常运 行。电流互感器(TA)是依据电磁感应原理，由闭合的铁心和绕组组成。电流互感器的 一次绕组匝数很少，串接在需要测量的电流的线路中，因此经常有线路的全部电流流过。二 次绕组匝数比较多，串接在测量仪表和保护回路中。当电流互感器工作时，其二次回路始终 维闭合的。发电机出口处的母线多呈三相六线排列，线与线之间的干扰尤为严重。如图2所 示，第一组包括A线、B线和C线，第二组包括A’线、B’线和C’线。第一组和第二组的间距 为1。在第一组中，A线和B线的间距为d，B线和C线的间距为d。在第二组中，Α’线和B’ 线的间距为d，B’线和C’线的间距为d。此外，A线的相位为-120°，B线的相位为0°，C 线的相位为120°，A’线的相位为60°，B’线的相位为180°，C’线的相位为-60°。如图3所示，目前常采用的方式是在大电流互感器铁心上缠绕平衡绕组，以屏蔽 外通电导体在大电流互感器铁心中产生的磁场(即杂散磁场)，其中外通电导体的电流为 ia。由于一次母线电流很大且为多个并存，因此很难获得如此大的多相电流源，故难以对设 计出的大电流互感器的平衡绕组的屏蔽能力直接进行测试。为解决上述问题，将大电流互感器的一次母线偏心放置以产生泄漏磁场，模拟邻 相母线或外导体产生的杂散磁场，进而等效地测试出大电流互感器工作在现场条件下的误 差和温升等指标。但是现有技术中未能给出确定偏心距离的理论模型和定量公式，并且仍 需要与一次母线电流相同的大电流源。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术问题之一，特别提出了一种用于电流互感器 的抗电磁干扰测试方法，该方法可以模拟外通电导体在本相电流互感器的铁心中产生的杂 散磁场，从而可等效测试出电流互感器工作在现场条件下的误差和温升等性能指标。为达到上述目的，本发明的实施例提出了一种用于电流互感器的抗电磁干扰测试 方法，包括如下步骤在与电流互感器的铁心的中心相距预设距离处设置偏心母线，对所述 偏心母线通电，其中，所述偏心母线在所述电流互感器中产生的磁场与合成剩余磁场相抵 消，所述合成剩余磁场为外通电导体产生的杂散磁场与所述电流互感中心处的原一次通电母线产生的主磁场合成后的剩余磁场。根据本发明实施例的用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法，通过预设的偏心母 线与铁心中心的偏心距离，采用比原一次通电母线电流较小的测试电流，以等效地测试外 通电导体对电流互感器性能的影响。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，其中图1为单个外通电导体干扰电流互感器铁心的原理示意图；图2为三相六线排列的大电流母线系统示意图；图3为在电流互感器铁心上缠绕平衡绕组的方法示意图；图4为根据本发明实施例的用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法的示意图；以 及图5为根据本发明实施例的在等效均勻介质中的相间干扰磁路示意。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下面参考图4和图5描述根据本发明实施例的用于电流互感器的抗电磁干扰测试 方法。如图4所示，在电流互感器(TA)的铁心的中心处具有原一次通电母线，该原一次 通电母线可以产生主磁场。在与铁心的中心相距为预设距离L处垂直地设置有偏心母线， 其中该偏心母线在通电情况下可以产生磁场。在本发明的一个实施例中，原一次通电母线 与偏心母线中的电流可以相同或不同。并且在电流互感器的外部设置有外通电导体。其中， 该外通电导体在通电情况下产生邻相母线，从而产生杂散磁场。在本发明的一个实施例中，电流互感器可以为大电流互感器(大TA)。在与铁心的中心相距为预设距离L处设置有偏心母线所述产生的磁场能够抵消 外通电导体与原一次通电母线的合成剩余磁场。具体而言，合成剩余磁场为外通电导体产 生的杂散磁场与原一次通电母线所产生的主磁场合成后的剩余磁场。由此，与没有原一次 通电母线、偏心通电母线和铁心时，外通电导体在电流互感器的铁心产生的磁场基本相同。 其中，杂散磁场可以为稳态情况下邻相母线电流产生的磁场，也可以为故障情况下邻相母 线电流产生的磁场。在本发明的一个实施例中，偏心母线的数量为一个。在本发明的一个实施例中，外通电导体的数量可以一个或多个。当外通电导体的 数量为多个时，如三相三线排列的导线，或者发电机出口处三相六线排列的母线(如图2所 示)，或者其他按任意位置排列的多母线系统。在此情况下，首先对各个外通电导体进行矢量变换，从而等效为一个外通电导体。并且，杂散磁场可以为多个外通电导体的多相通电母 线在稳态情况或瞬态情况下，按任意位置排列时在电流互感器铁心中产生的磁场。本发明的用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法，可以消除磁场的发散和汇聚现 象。在消除磁场的发散和汇聚现象之前，原一次通电母线、外通电导体和偏心母线共含有导 体、铁心及空气等三种磁导率不一样的介质。通过本发明提供的抗电磁干扰测试方法，从 外通电导体产生的杂散磁场所形成的磁路考虑，外通电导体可以等效地工作在均勻的介质 中。如图5所示，在等效的均勻介质中，存在临界磁力线％，该磁力线可以垂直地进入 电流互感器的铁心，并且也可以垂直地离开电流互感器的铁心，从而形成外通电导体为中 心的圆环形磁路。在本发明的一个实施例中，在等效的均勻介质中，只有一条满足上述条件的临界 磁力线叭。半径大于叽的来自外通电导体的磁力线仍进入电流互感器的铁心的左侧，而半径 小于叽的磁力线钓进入电流互感器的铁心的右侧。临界磁力线％进入铁心的进入点与铁心的中心的连线为进入线，临界磁力线％离 开铁心的离开点与铁心的中心的连线为离开线。以叽的进入线和离开线作为分界线，进入线和离开线在铁心的左侧的夹角为α 1； 进入线和离开线在铁心的右侧的夹角为α2，其中，
Rα, =2π - 2acos —
D
R(1)α =2acos —
D如图5所示，由外通电导体所产生的圆环形磁路的被电流互感器的铁心所替代部 分对应的角度为θ。
α …Rθ = 2asm —
D(2)其中，R为电流互感器的铁心的外半径；D为外通电导体与铁心的中心的距离。由于外通电导体降落在铁心上的磁动势的较小的一部分作为电流互感器铁心的 励磁，而外通电导体的绝大部分磁动势被偏心母线电流和原一次通电母线电流共同作用所 产生的磁动势所平衡。并且，降落在铁心左、右两侧的磁动势相等，均可表示为
_] F0=^Fa(3)其中，Ftl为外通电导体降落在铁心左侧或右侧的磁动势，Fa为邻相母线电流产生 的总磁动势。由于降落在铁心内的励磁磁动势极小，因此可以近似认为Ftl完全降落在一次偏心 母线和二次绕组上。由于一次偏心母线与二次绕组共同产生的泄漏磁场将邻相母线电流产 生的杂散磁场基本抵消，则泄漏磁场在电流互感器铁心左侧的磁动势F1以及右侧的磁动势 F2 满足 F2 = F2 = F0,即
权利要求
1.一种用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，包括如下步骤在与电流互感器的铁心的中心相距预设距离处垂直地设置偏心母线，对所述偏心母线 通电，其中，所述偏心母线在所述电流互感器中产生的磁场与合成剩余磁场相抵消，所述合 成剩余磁场为外通电导体产生的杂散磁场与所述电流互感中心处的原一次通电母线产生 的主磁场合成后的剩余磁场。
2.如权利要求1所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，所述预设距离为
3.如权利要求2所述的电磁干扰测试方法，其特征在于，所述临界磁力线垂直地进入 所述铁心，且所述临界磁力线垂直地离开所述铁心。
4.如权利要求1所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，所述偏心母线的电流与所 述原一次通电母线的电流相等。
5.如权利要求4所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，当所述外通电导体的邻 相母线产生的总磁动势Fa与所述偏心母线产生的总磁动势Fe相等时，所述预设距离为尺2ζ = 其中，R为所述铁心的外环半径，D为所述外通电导体与所述铁心的中心的距离。
6.如权利要求1所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，所述偏心母线的数量为-个。
7.如权利要求1所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，通过下式判断是否需要在 所述铁心上施加辅助绕组以降低所述偏心母线的电流，
8.如权利要求7所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，所述辅助绕组包均勻等效 绕组和非均勻等效绕组。
9.如权利要求8所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，所述均勻等效绕组的总磁 动势Fg为Fg — Fs_Fe'其中，Fs为二次绕组产生的总磁动势，Fe为偏心母线产生的总磁动势。
10.如权利要求8所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，所述非均勻等效绕组总磁 动势F。包括所述非均勻等效绕组在所述铁心左侧的磁动势Fcd和所述非均勻等效绕组在所 述铁心右侧的磁动势F 。
11.如权利要求1所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，所述外通电导体的数量为 一个或多个。
12.如权利要求11所述的抗电磁干扰测试方法，其特征在于，当所述外通电导体为多 个时，对所述各个外通电导体进行矢量变换以等效为一个外通电导体。
全文摘要
本发明公开了一种用于电流互感器的抗电磁干扰测试方法，包括如下步骤在与电流互感器的铁心的中心相距预设距离处设置偏心母线，对所述偏心母线通电，其中，所述偏心母线在所述电流互感器中产生的磁场与合成剩余磁场相抵消，所述合成剩余磁场为外通电导体产生的杂散磁场与所述电流互感中心处的原一次通电母线产生的主磁场合成后的剩余磁场。根据本发明实施例的抗电磁干扰测试方法，通过预设的偏心母线与铁心中心的偏心距离，采用比原一次通电母线电流较小的测试电流，以等效地测试外通电导体对电流互感器性能的影响。
文档编号G01R31/00GK102109560SQ201010588419
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者吴静, 屈凯峰, 张皓, 杨华云, 杨鹏, 江波, 蒋卫, 赵伟, 黄松岭 申请人:四川电力试验研究院, 清华大学