一种电流互感器铁心的制备方法与流程

1.本发明涉及互感器技术领域，具体为一种电流互感器铁心的制备方法。


背景技术：

2.电流互感器是电力系统中关键设备之一。它能够把电网一次系统中的大电流信号，按照规定的比例，高准确度的转换为标准的小电流信号(1a或5a)，用于后接的二次计量、测量、保护系统使用，可以说，电流互感器的转换精度与电费的贸易结算准确性、电网运行数据采集和运行状态的监测以及电网运行安全密切相关。
3.在实际用电过程中，很多用户负荷的变化范围非常大，实际使用的电流经常会低于配备互感器额定电流的1％，或者超过额定电流的120％，超出该互感器的量程范围，导致输出信号偏差。另外，随着我国经济的迅猛发展，电网负载也越来越复杂，大量变频设备、整流设备等非线性负载的接入，导致系统内本来正常供电的正弦波，存在着较大直流分量或谐波分量，会在电流互感器的铁心形成偏置的非对称的磁通，这种磁通与工频交流磁通叠加，最终导致铁心的工作点提高，铁心因进入饱和区而无法准确转换电流信号，严重影响电力系统贸易结算的准确性和公平性。
4.因此，现有技术的电流互感器已经无法满足当前复杂供电计量的需要了。亟待发明一种全新的具有普适性的计量用电流互感器，能够一次系统电流含有较大直流分量或谐波分量情况下，铁心依然能够工作在线性区，并且，在额定电流的0.1％～200％的广域范围内，均能够准确转换信号。
5.公开号为zl 201821912066.8的专利，公开了一种电磁式抗直流电流互感器铁心和电磁式抗直流电流互感器，但该产品的测量范围仅覆盖1％～120％额定电流的范围，无法实现具有普适性的广域计量目的。
6.公开号为zl 202010266329.8的专利申请，公开了一种宽量程电流互感器及其制造方法，但其不具有在一次电流存在直流分量或谐波分量准确计量的能力。
7.上述两个专利产品无法统一成兼具两种计量能力的一款产品，就是由于铁心制备技术无法满足在尺寸变化不影响安装、轮换需要的同时，具有更好的稳定性和更广的适用范围，使得互感器本身无法在复杂的用电环境和外部温度变化过程中，具有高精度的稳定输出。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供了一种电流互感器铁心的制备方法。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电流互感器铁心的制备方法，包括将硅钢片铁心和纳米晶合金铁心制备在一起；
10.a1、获取硅钢片铁心；
11.硅钢片铁心的制备方法包括以下步骤：
12.s1、硅钢片条料按照设计要求绕制成环形铁心，经过高温退火后形成原材料铁心；
13.s2、将环形铁心铁心真空环境下浸渍到环氧树脂/固化剂混合液中充分浸润，取出后进行固化，自然冷却到室温；
14.s3、使用线切割加工设备对环形铁心铁心进行单边切口处理，根据产品不同选择钼丝直径；
15.s4、将环形铁心铁心进行清洗、烘干；
16.s5、根据设计切口宽度尺寸，选择相应厚度的绝缘定型材料加入到切口中，大小与铁心横截面相同；设计专用无磁不锈钢扎带及其配套的拉力可调紧固设备，将不锈钢扎带对穿套在切口铁心外圆面，使用紧固设备将其拉紧，切口两端面压在定型材料上，以定型材料无法拉出且不压缩形变为标准；
17.s6、使用电阻焊接设备将不锈钢扎带两端贴合部位进行焊接牢固，完成铁心切口部位气隙尺寸的固定；
18.a2、获取纳米晶合金铁心；
19.纳米晶合金铁心的制备方法包括以下步骤：
20.k1、采用配方改进型1k107纳米晶合金材料绕制闭合合金铁心，通过优化退火工艺温度、时间，得到具有更高初始磁导率的合金铁心本体；
21.k2、设计尺寸适合的铝合金护盒，将退火后的合金铁心本体放置在铝合金护盒底部，灌封液体硅橡胶至超过铁心上端面，自然固化为高弹性固体；
22.a3、将已加工完成的硅钢片铁心装入铝合金护盒的上部，再次灌封液体硅橡胶至贴近铝合金护盒上边缘，自然固化为高弹性固体。
23.优选的，s2中固化条件为145
‑
155℃，固化时间为6
‑
8h。
24.优选的，s3加工过程中采用油水混合液体进行降温处理。
25.优选的，硅橡胶固化前，在铝合金护盒顶部加盖环氧盖板使铁心铝合金护盒内部形成弹性整体防护。
26.优选的，s3中钼丝直径直径小于设计切口宽度尺寸0.02
‑
0.04mm。
27.优选的，s5绝缘定型材料为不可压缩的纸。
28.本发明提供了一种电流互感器铁心的制备方法。具备以下有益效果：
29.(1)、本发明通过设计纳米晶合金铁心与固定气隙硅钢片铁心的复合铁心制备方法，使用该铁心生产的电流互感器能够实现在电网一次系统中，存在直流分量及半波直流量情况下，在额定电流的0.1％～200％的广域范围内准确计量的目的。本发明技术具有普适性、高低温性能稳定且使用简单、方便，完全可以替代现有的常规计量用电流互感器铁心。
附图说明
30.图1为本发明结构示意图；
31.图2为本发明底不锈钢扎带结构示意图。
32.图中：1纳米晶合金铁心、2硅钢片铁心、3不锈钢扎带、4硅橡胶、5铝合金护盒、6环氧盖板。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
34.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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.实施例一：
38.如图1
‑
2所示
39.一种电流互感器铁心的制备方法，包括将硅钢片铁心2和纳米晶合金铁心1制备在一起；
40.a1、获取硅钢片铁心2；
41.硅钢片铁心2的制备方法包括以下步骤：
42.s1、硅钢片条料按照设计要求绕制成环形铁心，经过高温退火后形成原材料铁心；
43.s2、将环形铁心铁心真空环境下浸渍到环氧树脂/固化剂混合液中充分浸润，取出后进行固化，固化条件为145℃，固化时间为6h，自然冷却到室温，使铁心中树脂完全固化并且应力得以释放，不影响铁心的使用性能；
44.s3、使用线切割加工设备对环形铁心铁心进行单边切口处理，根据产品不同选择钼丝直径，钼丝直径直径小于设计切口宽度尺寸0.02mm，加工过程中采用油水混合液体进行降温处理，以减轻加工热量对铁心性能的影响；
45.s4、将环形铁心铁心进行清洗、烘干；
46.s5、产品的准确度特性与气隙宽度尺寸绝对相关，必须进行严格控制且需保证后续加工、使用、环境变化等对其没有影响。硅钢片自身是有弹性的，切口后其宽度难以控制，因此，气隙固定技术是至关重要的，根据设计切口宽度尺寸，选择相应厚度的绝缘定型材料加入到切口中，绝缘定型材料为不可压缩的纸，大小与铁心横截面相同；设计专用无磁不锈钢扎带3及其配套的拉力可调紧固设备，将不锈钢扎带3对穿套在切口铁心外圆面，使用紧固设备将其拉紧，切口两端面压在定型材料上，以定型材料无法拉出且不压缩形变为标准；
47.s6、使用电阻焊接设备将不锈钢扎带3两端贴合部位进行焊接牢固，完成铁心切口部位气隙尺寸的固定，避免常规产品使用抱箍螺栓紧固方式出现的松脱风险和螺栓位置占用空间问题；
48.a2、获取纳米晶合金铁心1；
49.纳米晶合金铁心1的制备方法包括以下步骤：
50.k1、采用配方改进型1k107纳米晶合金材料绕制闭合合金铁心，通过优化退火工艺温度、时间，得到具有更高初始磁导率的合金铁心本体；
51.k2、在互感器制造、使用过程中，如果有应力作用在合金铁心上，对其转换信号的准确度影响极大，因此，需充分考虑铁心的保护和缓冲，设计尺寸适合的铝合金护盒5，将退火后的合金铁心本体放置在铝合金护盒5底部，灌封液体硅橡胶4至超过铁心上端面，自然固化为高弹性固体，对合金铁心起到定位、保护等作用，使其具有稳定输出的能力；
52.a3、将已加工完成的硅钢片铁心2装入铝合金护盒5的上部，再次灌封液体硅橡胶4至贴近铝合金护盒5上边缘，自然固化为高弹性固体，硅橡胶4固化前，在铝合金护盒5顶部加盖环氧盖板6使铁心铝合金护盒5内部形成弹性整体防护，避免真空浇注导致环氧树脂倒灌入铝合金护盒5，固化后压迫铁心影响输出准确度。
53.实施例二：
54.如图1
‑
2所示，
55.一种电流互感器铁心的制备方法，包括将硅钢片铁心2和纳米晶合金铁心1制备在一起；
56.a1、获取硅钢片铁心2；
57.硅钢片铁心2的制备方法包括以下步骤：
58.s1、硅钢片条料按照设计要求绕制成环形铁心，经过高温退火后形成原材料铁心；
59.s2、将环形铁心铁心真空环境下浸渍到环氧树脂/固化剂混合液中充分浸润，取出后进行固化，固化条件为155℃，固化时间为8h，自然冷却到室温，使铁心中树脂完全固化并且应力得以释放，不影响铁心的使用性能；
60.s3、使用线切割加工设备对环形铁心铁心进行单边切口处理，根据产品不同选择钼丝直径，钼丝直径直径小于设计切口宽度尺寸0.04mm，加工过程中采用油水混合液体进行降温处理，以减轻加工热量对铁心性能的影响；
61.s4、将环形铁心铁心进行清洗、烘干；
62.s5、产品的准确度特性与气隙宽度尺寸绝对相关，必须进行严格控制且需保证后续加工、使用、环境变化等对其没有影响。硅钢片自身是有弹性的，切口后其宽度难以控制，因此，气隙固定技术是至关重要的，根据设计切口宽度尺寸，选择相应厚度的绝缘定型材料加入到切口中，绝缘定型材料为不可压缩的纸，大小与铁心横截面相同；设计专用无磁不锈钢扎带3及其配套的拉力可调紧固设备，将不锈钢扎带3对穿套在切口铁心外圆面，使用紧固设备将其拉紧，切口两端面压在定型材料上，以定型材料无法拉出且不压缩形变为标准；
63.s6、使用电阻焊接设备将不锈钢扎带3两端贴合部位进行焊接牢固，完成铁心切口部位气隙尺寸的固定，避免常规产品使用抱箍螺栓紧固方式出现的松脱风险和螺栓位置占用空间问题；
64.a2、获取纳米晶合金铁心1；
65.纳米晶合金铁心1的制备方法包括以下步骤：
66.k1、采用配方改进型1k107纳米晶合金材料绕制闭合合金铁心，通过优化退火工艺温度、时间，得到具有更高初始磁导率的合金铁心本体；
67.k2、在互感器制造、使用过程中，如果有应力作用在合金铁心上，对其转换信号的准确度影响极大，因此，需充分考虑铁心的保护和缓冲，设计尺寸适合的铝合金护盒5，将退火后的合金铁心本体放置在铝合金护盒5底部，灌封液体硅橡胶4至超过铁心上端面，自然固化为高弹性固体，对合金铁心起到定位、保护等作用，使其具有稳定输出的能力；
68.a3、将已加工完成的硅钢片铁心2装入铝合金护盒5的上部，再次灌封液体硅橡胶4至贴近铝合金护盒5上边缘，自然固化为高弹性固体，硅橡胶4固化前，在铝合金护盒5顶部加盖环氧盖板6使铁心铝合金护盒5内部形成弹性整体防护，避免真空浇注导致环氧树脂倒灌入铝合金护盒5，固化后压迫铁心影响输出准确度。
69.综上可得，本发明通过设计纳米晶合金铁心与固定气隙硅钢片铁心的复合铁心制备方法，使用该铁心生产的电流互感器能够实现在电网一次系统中，存在直流分量及半波直流量情况下，在额定电流的0.1％～200％的广域范围内准确计量的目的。本发明技术具有普适性、高低温性能稳定且使用简单、方便，完全可以替代现有的常规计量用电流互感器铁心。
70.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。