專利名稱：電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計一種電流互感器，尤其涉及一種用于電力系統(tǒng)微機繼電保護(hù)中測量短路電流及非周期分量的有良好過渡過程響應(yīng)的電流互感器。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)一次設(shè)備出現(xiàn)短路故障時，系統(tǒng)中將出現(xiàn)正常工作電流20倍以上的短路電流。同時由于回路中存在電感，短路電流不能立即增大。因此在剛開始短路的瞬間(t = 0時)也出現(xiàn)一個與周期分量電流相反且衰減的直流，即非周期分量，與短路電流相疊力口。當(dāng)電壓初始角為0°或180°時，短路電流的最大瞬時值在短路后半個周波出現(xiàn)，通常為I. SIm0而傳統(tǒng)互感器在電流升至額定值的20倍后，鐵心的磁通已接近飽和區(qū)域，因而在一次系統(tǒng)含有非周期分量時，互感器鐵心極容易因磁通的進(jìn)一步加大而產(chǎn)生飽和，從而導(dǎo)致輸出波形畸變，次級傳變的非周期分量提前衰減，故障切除后次級輸出帶有拖尾等一系列現(xiàn)象。近幾年，隨著系統(tǒng)的升級，也要求互感器能精確測量正常工作電流的30倍甚至40倍的短路電流，并能準(zhǔn)確真實地反映非周期分量的波形。這在現(xiàn)階段的電流互感器技術(shù)中還很難實現(xiàn)。尤其是在系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障、互感器初級電流升至20倍-60倍額定電流時，現(xiàn)有的電流互感器不能準(zhǔn)確傳變20-160ms的直流分量，沒有良好的過渡過程響應(yīng)，也不能真實反映非周期分量的衰減狀態(tài)，輸出波形易飽和畸變以及故障切除后一次電流為零時次級波形有拖尾現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種20倍-60倍額定電流下遇最大直流分量時，輸出波形不飽和不畸變的電流互感器。本電流互感器根據(jù)參數(shù)的優(yōu)化選取進(jìn)而能真實反映最大非周期分量的衰減狀態(tài)和消除切除故障后次級拖尾的現(xiàn)象為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種電流互感器，包括鐵芯、一次繞組和二次繞組，所述鐵芯的截面為lcm2-4cm2 ;所述鐵芯上沿切割磁力線方向設(shè)有至少一個氣隙；所述一次繞組的匝數(shù)為I匝-25匝，所述二次繞組的匝數(shù)為2000匝-10000匝；所述二次繞組的線圈徑直徑為0. 06mm-0. 21mm。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述一次繞組的匝數(shù)為I匝-15匝，所述二次繞組的匝數(shù)為2500匝-6000匝。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述鐵芯由一疊EI鐵芯疊加組成或者由至少一對ED鐵芯組成或者由至少一付環(huán)形切口鐵芯組成或者由至少一付矩形切口鐵芯組成。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述鐵芯由至少一付環(huán)形切口鐵芯與一付環(huán)形閉合鐵芯相疊加組成或者由至少一付矩形切口鐵芯與一付矩形閉合鐵芯相疊加組成。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述鐵芯由至少兩付環(huán)形切口鐵芯相并排或者相疊加組成。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述鐵芯由至少兩付ED鐵芯相并排或者相疊加組成。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述鐵芯由至少兩付矩形切口鐵芯相并排或者相疊加組成。本發(fā)明的工作原理是在系統(tǒng)產(chǎn)生非周期分量的瞬間，且遇最大短路角時，第一個波的輻值可增大到穩(wěn)態(tài)短路電流的I. 8倍，然后按I. 47倍、I. 29倍等依次衰減，直至穩(wěn)態(tài)。因此互感器在傳變前幾個波時，鐵心工作在B相當(dāng)高的狀態(tài)，易導(dǎo)致波形飽和及勵磁電流過大。另外剩磁的影響亦會加大鐵心的飽和狀態(tài)。因此設(shè)計時要在有限的體積內(nèi)從I、降低鐵心在最大工作電流下 的磁通O，2、提高互感器的勵磁電感，3、選取或設(shè)計低剩磁的鐵心，三方面著手。首先，要在有限的體積把最大工作電流下的磁通降到飽和區(qū)域以下。因此線徑要盡可能粗，鐵心截面要盡可能大，二次匝數(shù)要盡可能多。本發(fā)明的線徑粗、二次匝數(shù)多，因此能夠?qū)⒆畲蠊ぷ麟娏飨碌拇磐ń档浇抵?0% -80% BT。第二，當(dāng)一次電流傳變到次級時，由于磁通已接近飽和區(qū)域，勵磁電感較小。相當(dāng)一部分非周期分量從勵磁支路流回，而使二次電流中的非周期分量大大消弱。從而影響次級輸出對于非周期分量的真實反映，同時因為勵磁電流的存在，使一次電流與二次電流存在一定的相角差，因此在保護(hù)動作后，一次電流已為0，而二次電流因角差的存在而產(chǎn)生拖尾現(xiàn)象。要增加互感器的勵磁阻抗，鐵心截面要足夠大，二次匝數(shù)要足夠多。本發(fā)明的鐵心截面大、二次匝數(shù)多，因此其勵磁阻抗大于13K，以上現(xiàn)象基本能夠消除。第三，系統(tǒng)短路時，在電流互感器鐵心中將出現(xiàn)幾十倍于額定工作狀態(tài)的磁通，故障切除后，鐵心中將產(chǎn)生很大的剩磁。而當(dāng)剩磁方向與下次短路時非周期分量磁化方向相同時，將使鐵心飽和程度增大，從而使電流互感器的過渡過程響應(yīng)特性惡化，而當(dāng)短路重合于故障線路時，也可能影響繼電保護(hù)再次切除故障。因此要選用帶氣隙的鐵心，或在閉合磁路的鐵芯上設(shè)置氣隙。可選用的鐵芯有EI硅鋼片、ED鐵芯、⑶鐵芯，EI硅鋼片上開口，環(huán)形鐵芯上開口或矩形鐵芯上開口，也可將帶氣隙鐵芯與閉合鐵芯混合疊加。然而磁路中存在氣隙會使勵磁電感減小，導(dǎo)致一部分非周期分量從勵磁支路中分流，從而降低互感器測量精度，而要實現(xiàn)以上幾點的結(jié)合，則需有足夠大的體積。但體積過大亦會導(dǎo)致裝置過大且過于笨重，因此本發(fā)明在一定范圍的體積內(nèi)實現(xiàn)了參數(shù)的優(yōu)化。本發(fā)明的鐵心截面大、線徑粗、二次匝數(shù)多，選用帶氣隙的鐵芯，因此能夠?qū)⒆畲蠊ぷ麟娏飨碌拇磐ń档浇抵?0% -80% BT并且其勵磁阻抗大于13K，因而能在20倍-60倍額定電流下遇最大直流分量時，輸出波形不飽和不畸變，并能根據(jù)參數(shù)的優(yōu)化選取進(jìn)一步能真實反映最大直流分量的衰減狀態(tài)和消除切除故障后次及拖尾的現(xiàn)象。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的EI鐵芯結(jié)構(gòu)不意圖。圖3為本發(fā)明的不帶氣隙的EI鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖4、圖5和圖6為本發(fā)明沿切割磁力線的方向切割后帶有不同位置的氣隙的EI鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明的單側(cè)設(shè)有氣隙環(huán)形鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明的雙側(cè)設(shè)有氣隙環(huán)形鐵芯結(jié)構(gòu)示意9為本發(fā)明的ED鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明的單側(cè)設(shè)有氣隙矩形鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明的雙側(cè)設(shè)有氣隙矩形鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例I如圖I所示，一種電流互感器，包括鐵芯、一次繞組和二次繞組，所述鐵芯的截面為lcm2-4cm2 ;所述鐵芯上沿切割磁力線方向設(shè)有至少一個氣隙；所述一次繞組的匝數(shù)為I匝-25匝，所述二次繞組的匝數(shù)為2000匝-10000匝；所述二次繞組的線圈徑直徑為00. 06mm-0 0. 21_。所述一次繞組的匝數(shù)優(yōu)選為I匝-15匝，本實施例采用8匝，所述二次繞組的匝數(shù)優(yōu)選為2500匝-6000匝，本實施例采用2500匝。所述鐵芯截面是指穿過一側(cè)繞組和二次繞組的那部分鐵芯的截面，此截面面積為3. 5cm2。二次繞組的線圈徑直徑為0. IOmm0所述鐵芯可以由一疊EI鐵芯疊加組成或者由一疊切割后的EI鐵芯疊加組成或者由至少一對ED鐵芯組成或者由至少一付環(huán)形切口鐵芯組成或者由至少一付矩形切口鐵芯組成。如圖2所示，本實施例的鐵芯由一疊EI鐵芯相疊加組成。在E片I和I片2相接觸的部分即為氣隙3。每片EI鐵芯的長度A為28mm-40mm，高度B為25mm-40mm，本實施例中長度和寬度都優(yōu)選為30mm,疊加后的厚度為10mm-45mm,本實施例中為40mm.當(dāng)然，也可以采用如圖3所示的一疊切割后的EI鐵芯疊加組成，就是說此形狀鐵芯可切割成EI鐵芯，也可沿切割磁力線的方向切割成各種不同組合的非標(biāo)準(zhǔn)式樣，例如圖4、圖5和圖6所示，沿切割磁力線方向切割出與EI片位置不同的氣隙4、氣隙5或者氣隙6，其他都與前述相同，不再詳述。實施例2如圖7和圖8所示，本實施例與實施例I基本相同，不同之處為本實施例的鐵芯采用一個環(huán)形切口鐵芯、鐵芯截面積為2cm2，一次繞組的匝數(shù)為5匝，二次繞組的匝數(shù)為4000匝，二次繞組的線圈徑直徑為0. OSmm0所述鐵芯可以由一付環(huán)形切口鐵芯構(gòu)成，也可以由至少兩付環(huán)形切口鐵芯相疊加組成。如圖3所示本實施例只采用一付設(shè)氣隙8的環(huán)形鐵芯。環(huán)形鐵芯的外徑A為18mm-40mm,內(nèi)徑B為12mm-30mm,厚度C為本實施例中優(yōu)選外徑B為36mm，內(nèi)徑A為20mm，厚度C為16mm。當(dāng)然也可以采用設(shè)有氣隙的環(huán)形鐵芯和不設(shè)氣隙的環(huán)形鐵芯相疊加使用?；蛘哌€可以采用如圖9、圖10或者圖11所示的一對ED鐵芯或者至少兩對ED鐵芯或者一對矩形切口鐵芯或者至少兩對矩形切口鐵芯相并排或者相疊加組成。
權(quán)利要求
1.一種電流互感器，包括鐵芯、一次繞組和二次繞組，其特征在于 所述鐵芯的截面為lcm2-4cm2 ;所述鐵芯上沿切割磁力線方向設(shè)有至少一個氣隙；所述一次繞組的匝數(shù)為I匝-25匝，所述二次繞組的匝數(shù)為2000匝-10000匝；所述二次繞組的線圈直徑為0. 06mm-0. 21mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電流互感器，其特征在于所述一次繞組的匝數(shù)為I匝-15匝，所述二次繞組的匝數(shù)為2500匝-6000匝。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電流互感器，其特征在于所述鐵芯由一疊EI鐵芯疊加組成或者由至少一對ED組成或者由至少一付環(huán)形切口鐵芯組成或者由至少一付矩形切口鐵芯組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電流互感器，其特征在于所述鐵芯由至少一付環(huán)形切口鐵芯與一付環(huán)形閉合鐵芯相疊加組成或者由至少一付矩形切口鐵芯與一付矩形閉合鐵芯相疊加組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流互感器，其特征在于所述鐵芯由至少兩付環(huán)形切口鐵芯相并排或者相疊加組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流互感器，其特征在于所述鐵芯由至少兩付ED鐵芯相并排或者相疊加組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流互感器，其特征在于所述鐵芯由至少兩付矩形切口鐵芯相并排或者相疊加組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電流互感器，包括鐵芯、一次繞組和二次繞組，所述鐵芯的截面為1cm2-4cm2；所述鐵芯上沿切割磁力線方向設(shè)有至少一個氣隙；所述一次繞組的匝數(shù)為1匝-25匝，所述二次繞組的匝數(shù)為2000匝-10000匝；所述二次繞組的線圈徑直徑為0.06mm-0.21mm。本發(fā)明能在20倍-60倍額定電流下遇最大直流分量時，輸出波形不飽和不畸變，并能根據(jù)參數(shù)的優(yōu)化選取進(jìn)一步能真實反映最大直流分量的衰減狀態(tài)和消除切除故障后次及拖尾的現(xiàn)象。
文檔編號H01F38/28GK102760568SQ20111011122
公開日2012年10月31日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者劉金鐸, 趙晶晶 申請人:南京江北自動化技術(shù)有限公司