抗直流测量用电流互感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及抗直流测量用电流互感器，所述电流互感器由第一级抗饱和线圈和第二级速饱和线圈级联组成，所述第一级抗饱和线圈的初级绕组连接一次电流输入端子，所述第一级抗饱和线圈的次级绕组连接所述第二级速饱和线圈的初级绕组，所述第二级速饱和线圈的次级绕组连接二次电流输出端子。本实用新型采用第一级抗饱和线圈和第二级速饱和线圈级联，其在直流含量较高时能正常工作，同时二次输出电流满足仪表保安电流的要求，可安装在电网中直流分量较高的线路中作为计量用电流互感器使用。
【专利说明】
抗直流测量用电流互感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种电流互感器，尤其是指抗直流测量用电流互感器。
【背景技术】
[0002]测量用电流互感器将电力系统一次的大电流转换成5A或IA的小电流，与电能表共同构成电能计量装置的电流测量回路，其性能好坏直接关系到电能计量的准确度，影响电能贸易结算的公平性。
[0003]测量用电流互感器的比值差(f)和相位差(δ)是表征其性能好坏的关键指标，其在结构上与电流互感器的铁芯材料、铁芯截面、绕组匝数和绕组线径等因素有关，在使用上与电流互感器的工作电流大小、频率、波形以及二次负荷有关。安装在电力系统中的电流互感器具有确定的结构，其误差性能主要取决于运行工况。在系统正常稳态运行时，电流互感器的一次电流一般为工频正弦波，若电流互感器的变比和额定二次负荷选择恰当，其运行误差能够达到期望的目标。
[0004]然而在一些特殊情况下，电流互感器的一次电流中可能会含有直流或谐波分量，甚至是经二极管整流后的正弦半波。这些非工频成分，尤其是直流分量会对电流互感器的传变特性造成较大影响，直流偏磁磁通和交流磁通相叠加，与直流偏磁方向一致的半周铁心饱和程度增大，导致电流互感器铁心磁导率下降，励磁电流增加。此外，直流分量还会在电流互感器铁芯中形成剩磁，进一步增大电流互感器的误差。
[0005]以一台电网中常用的普通计量用低压电流互感器为测试对象，其额定电流为500Α，准确度等级0.2S级。经测试表明该电流互感器在正弦半波下的比值差和相位差均随着一次电流有效值的增加迅速增大，在额定电流时的比值差超过-80%，相位差超过70°，导致所述电流互感器完全不能正常使用。
[0006]为了克服上述问题，使电流互感器在含有较大直流分量的情况下仍能够正常工作，必须提高电流互感器磁芯的抗饱和能力，因此通常对磁芯的材料进行改进，如中国专利发明CN102820127A公开了一种抗直流电流互感器磁芯及其形成的电流互感器制备方法，通过在磁芯上设置有一未贯穿整个磁芯截面的气隙，使得磁芯可视为由带气隙的磁芯与不带气隙的磁芯叠加形成，利用不开气隙的部分满足常规条件下的精度要求，利用开有气隙的部分满足互感器在施加直流分量条件下的精度要求。上述抗直流电流互感器虽然可以作为电能表的电流取样元件，在电能表内部使用，达到抗直流影响的目的，但是作为独立的测量用电流互感器安装在电力系统中时，往往因为系统故障或开关操作会有很大的过电流流过一次绕组，从而使二次回路电流变大，导致所接的仪器仪表受到大电流的冲击。
【实用新型内容】
[0007]为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中所述抗直流电流互感器难以满足二次仪器仪表的保护要求的问题，从而提供一种使电流互感器满足二次仪表的保护要求的抗直流测量用电流互感器。
[0008]为解决上述技术问题，本实用新型的一种抗直流测量用电流互感器，所述电流互感器由第一级抗饱和线圈和第二级速饱和线圈级联组成，所述第一级抗饱和线圈的初级绕组连接一次电流输入端子，所述第一级抗饱和线圈的次级绕组连接所述第二级速饱和线圈的初级绕组，所述第二级速饱和线圈的次级绕组连接二次电流输出端子。
[0009]在本实用新型的一个实施例中，所述第一级抗饱和线圈的磁芯采用铁基非晶铁芯或气隙铁芯。
[0010]在本实用新型的一个实施例中，所述第一级抗饱和线圈的磁芯采用由超微晶铁芯与铁基非晶铁芯或气隙铁芯组成的双铁芯结构。
[0011]在本实用新型的一个实施例中，所述第一级抗饱和线圈的次级绕组和初级绕组的匝数比等于一次额定电流和二次额定电流比。
[0012]在本实用新型的一个实施例中，所述第二级速饱和线圈的磁芯采用超微晶或者坡莫合金的铁磁材料。
[0013]在本实用新型的一个实施例中，所述第二级速饱和线圈的额定电流为IA或者5A，匝数比为1:1。
[0014]本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0015]本实用新型所述抗直流测量用电流互感器，采用第一级抗饱和线圈和第二级速饱和线圈级联，其在直流含量较高时能正常工作，同时二次输出电流满足仪表保安电流的要求，可安装在电网中直流分量较高的线路中作为计量用电流互感器使用，另外，采用常规互感器的铁芯材料和制造工艺，结构简单，成本低，便于维护，便于大范围推广应用。
【附图说明】
[0016]为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0017]图1是本实用新型所述抗直流测量用电流互感器的示意图。
【具体实施方式】
[0018]请参考图1所示，本实施例提供一种抗直流测量用电流互感器，所述电流互感器由第一级抗饱和线圈10和第二级速饱和线圈20级联组成，所述第一级抗饱和线圈10的初级绕组11连接一次电流输入端子，所述第一级抗饱和线圈10的次级绕组12连接所述第二级速饱和线圈20的初级绕组21，所述第二级速饱和线圈20的次级绕组22连接二次电流输出端子。
[0019]上述是本实用新型所述的核心技术领域，本实用新型所述抗直流测量用电流互感器，所述电流互感器由第一级抗饱和线圈10和第二级速饱和线圈20级联组成，从而具有较强的抗直流能力，克服了传统电流互感器易受直流分量影响，导致比值差和相位差急剧增大的缺点，在一次电流含直流分量时仍能够作为计量用互感器使用，所述第一级抗饱和线圈10的初级绕组11连接一次电流输入端子，由所述第一级抗饱和线圈10的初级绕组11抵抗一次电流中的直流分量，所述第一级抗饱和线圈的次级绕组12连接所述第二级速饱和线圈20的初级绕组21，仅将交流分量按比例准确的传递至所述第二级速饱和线圈20的初级绕组21上，所述第二级速饱和线圈20的初级绕组21在一次交流电流达到规定的保安电流限值时率先饱和，所述第二级速饱和线圈20的次级绕组22连接二次电流输出端子，当系统故障或开关操作产生很大的过电流流过一次绕组时，能够有效保护二次回路所接的仪器仪表免受大电流的冲击，使输出的二次电流满足仪表保安电流的要求，从而具有限制二次电流过大的能力，便于安装在电网中直流分量较高的线路中作为计量用电流互感器使用。
[0020]本实施例中，根据抗直流电流互感器的准确度要求，设计所述第一级抗饱和线圈10的磁芯材料和结构；准确度为3级或5级的电流互感器，所述第一级抗饱和线圈10的磁芯采用铁基非晶铁芯、气隙铁芯;准确度I级一 0.2级的电流互感器，所述第一级抗饱和线圈的磁芯采用由超微晶铁芯与铁基非晶铁芯或气隙铁芯组成的双铁芯结构，从而能够抵抗一次电流中直流分量的影响，使电流互感器满足抗直流性能要求，有利于保证饱和磁感应强度高，在一次电流中含有直流分量的情况下能够正常工作。
[0021]另外，根据所述电流互感器的额定电流、额定电压、额定变比、额定二次负荷、误差限值等技术指标要求，采用电流互感器的误差计算公式，以及所选铁芯材料的励磁曲线，计算所述第一级抗饱和线圈10的铁芯截面和尺寸。
[0022]所述第一级抗饱和线圈10在磁芯上先后绕制次级绕组12和初级绕组11，当一次电流较大时，初级绕组11可采用穿心的方式，所述第一级抗饱和线圈10的次级绕组12沿铁芯均匀绕制100匝。所述第一级抗饱和线圈10的次级绕组12和初级绕组11的匝数比等于一次额定电流和二次额定电流比。
[0023]所述第二级速饱和线圈20的磁芯采用超微晶或者坡莫合金的铁磁材料。上述铁磁材料作为磁芯时，不但初始磁导率高，而且饱和磁感应强度小，在一次电流达到规定的保安电流限值时，第二级铁心率先饱和，从而使输出的二次电流满足仪表保安电流的要求。
[0024]所述第二级速饱和线圈20的额定电流为IA或者5A，匝数比为1:1。以超微晶或坡莫合金材料作为第二级速饱和线圈20的铁芯，选择适当的截面积和安匝数，使所述第二级速饱和线圈20在额定输出电流和额定负荷下的误差满足电流互感器的准确度要求，而且当输入电流达到仪表保安电流时所述第二级速饱和线圈20的复合误差不小于10%。
[0025]本实施例中，所述双级抗直流电流互感器的主要技术要求为:工作电压380V，额定一次电流为500A，额定二次电流为5A，额定二次负荷为5VA，交流下准确度等级为0.2S级，正弦半波下准确度等级为I级，仪表保安系数为5。
[0026]按照国家计量检定规程JJG 1021-2007《电力互感器》的规定，测量所述双级电流互感器在工频交流下的误差，测量结果表明所述互感器在交流下满足0.2S级要求。在正弦半波条件下，以LEM ITZ型零磁通传感器作为参考标准，采用基于精密数据采集技术的数字化互感器校验仪作为误差测量装置，将参考标准信号和上述互感器的被测信号采样后用离散傅里叶变换分解成基波和谐波信号，然后计算出基波信号的比值差(f)和相位差(δ)。测量结果表明所述互感器在正弦半波下满足I级要求。在GB 20840.2规定的间接法测量所述双级电流互感器的仪表保安电流，满足仪表保安系数为5的要求。
[0027]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种抗直流测量用电流互感器，其特征在于:所述电流互感器由第一级抗饱和线圈和第二级速饱和线圈级联组成，所述第一级抗饱和线圈的初级绕组连接一次电流输入端子，所述第一级抗饱和线圈的次级绕组连接所述第二级速饱和线圈的初级绕组，所述第二级速饱和线圈的次级绕组连接二次电流输出端子。2.根据权利要求1所述的抗直流测量用电流互感器，其特征在于:所述第一级抗饱和线圈的磁芯采用铁基非晶铁芯或气隙铁芯。3.根据权利要求1所述的抗直流测量用电流互感器，其特征在于:所述第一级抗饱和线圈的磁芯采用由超微晶铁芯与铁基非晶铁芯或气隙铁芯组成的双铁芯结构。4.根据权利要求2或3所述的抗直流测量用电流互感器，其特征在于:所述第一级抗饱和线圈的次级绕组和初级绕组的匝数比等于一次额定电流和二次额定电流比。5.根据权利要求1所述的抗直流测量用电流互感器，其特征在于:所述第二级速饱和线圈的磁芯采用超微晶或者坡莫合金的铁磁材料。6.根据权利要求5所述的抗直流测量用电流互感器，其特征在于:所述第二级速饱和线圈的额定电流为IA或者5A，匝数比为1:1。
【文档编号】H01F38/30GK205666125SQ201620557283
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】杜蜀薇, 杜新钢, 葛得辉, 彭楚宁, 雷民, 岳长喜, 项琼, 周峰, 王欢, 章述汉, 朱凯, 王雪
【申请人】中国电力科学研究院, 国家电网公司