专利名称：电流互感器的制作方法
技术领域：
本实用新型设计一种电流互感器，尤其涉及一种用于电力系统微机继电保护中测量短路电流及非周期分量的有良好过渡过程响应的电流互感器。
背景技术：
在电力系统一次设备出现短路故障时，系统中将出现正常工作电流20倍以上的短路电流。同时由于回路中存在电感，短路电流不能立即增大。因此在刚开始短路的瞬间 (t = 0时)也出现一个与周期分量电流相反且衰减的直流，即非周期分量，与短路电流相叠加。当电压初始角为0°或180°时，短路电流的最大瞬时值在短路后半个周波出现，通常为1. SIm0而传统互感器在电流升至额定值的20倍后，铁心的磁通已接近饱和区域，因而在一次系统含有非周期分量时，互感器铁心极容易因磁通的进一步加大而产生饱和，从而导致输出波形畸变，次级传变的非周期分量提前衰减，故障切除后次级输出带有拖尾等一系列现象。近几年，随着系统的升级，也要求互感器能精确测量正常工作电流的30倍甚至40 倍的短路电流，并能准确真实地反映非周期分量的波形。这在现阶段的电流互感器技术中还很难实现。尤其是在系统出现短路故障、互感器初级电流升至20倍-60倍额定电流时， 现有的电流互感器不能准确传变20-160ms的直流分量，没有良好的过渡过程响应，也不能真实反映非周期分量的衰减状态，输出波形易饱和畸变以及故障切除后一次电流为零时次级波形有拖尾现象。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种20倍-60 倍额定电流下遇最大直流分量时，输出波形不饱和不畸变的电流互感器。本电流互感器根据参数的优化选取进而能真实反映最大非周期分量的衰减状态和消除切除故障后次级拖尾的现象。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为一种电流互感器，包括铁芯、一次绕组和二次绕组，所述铁芯的截面为Icm2Icm2 ；所述铁芯上沿切割磁力线方向设有至少一个气隙；所述一次绕组的匝数为1匝-25匝，所述二次绕组的匝数为2000 匝-10000匝；所述二次绕组的线圈径直径为0. 06mm-0. 21mm。作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述一次绕组的匝数为1匝-15匝，所述二次绕组的匝数为2500匝-6000匝。作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述铁芯由一叠EI铁芯叠加组成或者由至少一对ED铁芯组成或者由至少一付环形切口铁芯组成或者由至少一付矩形切口铁芯组成。作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述铁芯由至少一付环形切口铁芯与一付环形闭合铁芯相叠加组成或者由至少一付矩形切口铁芯与一付矩形闭合铁芯相叠加组成。[0008]作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述铁芯由至少两付环形切口铁芯相并排或者相叠加组成。作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述铁芯由至少两付ED铁芯相并排或者相叠加组成。作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述铁芯由至少两付矩形切口铁芯相并排或者相叠加组成。本实用新型的工作原理是在系统产生非周期分量的瞬间，且遇最大短路角时，第一个波的辐值可增大到稳态短路电流的1. 8倍，然后按1. 47倍、1.四倍等依次衰减，直至稳态。因此互感器在传变前几个波时，铁心工作在B相当高的状态，易导致波形饱和及励磁电流过大。另外剩磁的影响亦会加大铁心的饱和状态。因此设计时要在有限的体积内从1、降低铁心在最大工作电流下的磁通Φ，2、提高互感器的励磁电感，3、选取或设计低剩磁的铁心，三方面着手。首先，要在有限的体积把最大工作电流下的磁通降到饱和区域以下。因此线径要尽可能粗，铁心截面要尽可能大，二次匝数要尽可能多。本实用新型的线径粗、二次匝数多， 因此能够将最大工作电流下的磁通降到降至70% -80% ΒΤ。第二，当一次电流传变到次级时，由于磁通已接近饱和区域，励磁电感较小。相当一部分非周期分量从励磁支路流回，而使二次电流中的非周期分量大大消弱。从而影响次级输出对于非周期分量的真实反映，同时因为励磁电流的存在，使一次电流与二次电流存在一定的相角差，因此在保护动作后，一次电流已为0，而二次电流因角差的存在而产生拖尾现象。要增加互感器的励磁阻抗，铁心截面要足够大，二次匝数要足够多。本实用新型的铁心截面大、二次匝数多，因此其励磁阻抗大于13Κ，以上现象基本能够消除。第三，系统短路时，在电流互感器铁心中将出现几十倍于额定工作状态的磁通，故障切除后，铁心中将产生很大的剩磁。而当剩磁方向与下次短路时非周期分量磁化方向相同时，将使铁心饱和程度增大，从而使电流互感器的过渡过程响应特性恶化，而当短路重合于故障线路时，也可能影响继电保护再次切除故障。因此要选用带气隙的铁心，或在闭合磁路的铁芯上设置气隙。可选用的铁芯有ΕΙ硅钢片、ED铁芯、⑶铁芯，EI硅钢片上开口，环形铁芯上开口或矩形铁芯上开口，也可将带气隙铁芯与闭合铁芯混合叠加。然而磁路中存在气隙会使励磁电感减小，导致一部分非周期分量从励磁支路中分流，从而降低互感器测量精度，而要实现以上几点的结合，则需有足够大的体积。但体积过大亦会导致装置过大且过于笨重，因此本实用新型在一定范围的体积内实现了参数的优化。本实用新型的铁心截面大、线径粗、二次匝数多，选用带气隙的铁芯，因此能够将最大工作电流下的磁通降到降至70% -80% BT并且其励磁阻抗大于13K，因而能在20 倍-60倍额定电流下遇最大直流分量时，输出波形不饱和不畸变，并能根据参数的优化选取进一步能真实反映最大直流分量的衰减状态和消除切除故障后次及拖尾的现象。
图1为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的EI铁芯结构示意图。图3为本实用新型的不带气隙的EI铁芯结构示意图。[0020]图4、图5和图6为本实用新型沿切割磁力线的方向切割后带有不同位置的气隙的 EI铁芯结构示意图。图7为本实用新型的单侧设有气隙环形铁芯结构示意图。图8为本实用新型的双侧设有气隙环形铁芯结构示意图。图9为本实用新型的ED铁芯结构示意图。图10为本实用新型的单侧设有气隙矩形铁芯结构示意图。图11为本实用新型的双侧设有气隙矩形铁芯结构示意图。
具体实施方式
实施例1如图1所示，一种电流互感器，包括铁芯、一次绕组和二次绕组，所述铁芯的截面为lcm2-4cm2 ；所述铁芯上沿切割磁力线方向设有至少一个气隙；所述一次绕组的匝数为1匝-25匝，所述二次绕组的匝数为2000匝-10000匝；所述二次绕组的线圈径直径为 Φ0. 06mm-Φ0. 21mm。所述一次绕组的匝数优选为1匝-15匝，本实施例采用8匝，所述二次绕组的匝数优选为2500匝-6000匝，本实施例采用2500匝。所述铁芯截面是指穿过一侧绕组和二次绕组的那部分铁芯的截面，此截面面积为3. 5cm2。二次绕组的线圈径直径为 0. IOmm0所述铁芯可以由一叠EI铁芯叠加组成或者由一叠切割后的EI铁芯叠加组成或者由至少一对ED铁芯组成或者由至少一付环形切口铁芯组成或者由至少一付矩形切口铁芯组成。如图2所示，本实施例的铁芯由一叠EI铁芯相叠加组成。在E片1和I片2相接触的部分即为气隙3。每片EI铁芯的长度A为^mm-40mm，高度B为25mm-40mm，本实施例中长度和宽度都优选为30mm，叠加后的厚度为10mm-45mm，本实施例中为40mm.当然，也可以采用如图3所示的一叠切割后的EI铁芯叠加组成，就是说此形状铁芯可切割成EI铁芯，也可沿切割磁力线的方向切割成各种不同组合的非标准式样，例如图4、图5和图6所示，沿切割磁力线方向切割出与EI片位置不同的气隙4、气隙5或者气隙6，其他都与前述相同，不再详述。实施例2如图7和图8所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处为本实施例的铁芯采用一个环形切口铁芯、铁芯截面积为2cm2，一次绕组的匝数为5匝，二次绕组的匝数为4000 匝，二次绕组的线圈径直径为0. OSmm0所述铁芯可以由一付环形切口铁芯构成，也可以由至少两付环形切口铁芯相叠加组成。如图8所示本实施例只采用一付设气隙8的环形铁芯。 环形铁芯的外径A为18mm-40mm，内径B为12mm-30mm，厚度C为6mm-18mm，本实施例中优选外径B为36mm，内径A为20mm，厚度C为16mm。当然也可以采用设有气隙的环形铁芯和不设气隙的环形铁芯相叠加使用。或者还可以采用如图9、图10或者图11所示的一对ED铁芯或者至少两对ED铁芯或者一对矩形切口铁芯或者至少两对矩形切口铁芯相并排或者相叠加组成。
权利要求1.一种电流互感器，包括铁芯、一次绕组和二次绕组，其特征在于所述铁芯的截面为lcm2-4cm2;所述铁芯上沿切割磁力线方向设有至少一个气隙；所述一次绕组的匝数为1匝-25匝，所述二次绕组的匝数为2000匝-10000匝；所述二次绕组的线圈直径为 0. 06mm-0. 21mm。
2.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于所述一次绕组的匝数为1匝-15 匝，所述二次绕组的匝数为2500匝-6000匝。
3.根据权利要求1或2所述的电流互感器，其特征在于所述铁芯由一叠EI铁芯叠加组成或者由至少一对ED铁芯组成或者由至少一付环形切口铁芯组成或者由至少一付矩形切口铁芯组成。
4.根据权利要求1或2所述的电流互感器，其特征在于所述铁芯由至少一付环形切口铁芯与一付环形闭合铁芯相叠加组成或者由至少一付矩形切口铁芯与一付矩形闭合铁芯相叠加组成。
5.根据权利要求3所述的电流互感器，其特征在于所述铁芯由至少两付环形切口铁芯相并排或者相叠加组成。
6.根据权利要求3所述的电流互感器，其特征在于所述铁芯由至少两付ED铁芯相并排或者相叠加组成。
7.根据权利要求3所述的电流互感器，其特征在于所述铁芯由至少两付矩形切口铁芯相并排或者相叠加组成。
专利摘要本实用新型公开了一种电流互感器，包括铁芯、一次绕组和二次绕组，所述铁芯的截面为1cm2-4cm2；所述铁芯上沿切割磁力线方向设有至少一个气隙；所述一次绕组的匝数为1匝-25匝，所述二次绕组的匝数为2000匝-10000匝；所述二次绕组的线圈径直径为0.06mm-0.21mm。本实用新型能在20倍-60倍额定电流下遇最大直流分量时，输出波形不饱和不畸变，并能根据参数的优化选取进一步能真实反映最大直流分量的衰减状态和消除切除故障后次及拖尾的现象。
文档编号H01F27/28GK202196657SQ201120134460
公开日2012年4月18日 申请日期2011年4月28日 优先权日2011年4月28日
发明者刘金铎, 赵晶晶 申请人:南京江北自动化技术有限公司