抗直流测量用电流互感器及制备方法技术

本发明专利技术涉及抗直流测量用电流互感器及制备方法，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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电流互感器，尤其是指抗直流测量用电流互感器。
技术介绍
测量用电流互感器将电力系统一次的大电流转换成5A或1A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。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。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。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500A，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。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，如中国专利专利技术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。
技术实现思路
为此，本专利技术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及制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，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。在本专利技术的一个实施例中，所述第二级速饱和线圈的额定电流为1A或者5A，匝数比为1:1。本专利技术的还提供了一种抗直流测量用电流互感器的制备方法，将第一级抗饱和线圈和第二级速饱和线圈进行级联，其步骤如下：步骤S1：将第一级的抗饱和线圈的初级绕组作为一次电流的输入端子；步骤S2：将所述第一级的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；步骤S3：将第二级速饱和线圈的次级绕组作为二次电流输出端子。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S1之前还设有步骤S0：根据抗直流电流互感器的准确度要求设计抗饱和线圈的磁芯材料和结构。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S0中，采用漆包铜导线在所述第一级抗饱和线圈的磁芯上先绕制次级绕组，根据电流互感器的工作电压等级选取适当的主绝缘方式，然后绕制初级绕组，并对所述第一级抗饱和线圈的比例误差进行必要的匝数补偿。在本专利技术的一个实施例中，所述步骤S0中，当一次电流较大时，所述初级绕组采用穿心的方式。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术所述抗直流测量用电流互感器及制备方法，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。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中图1是本专利技术所述抗直流测量用电流互感器的示意图。具体实施方式实施例一：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。上述是本专利技术所述的核心
，本专利技术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。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1级—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。另外，根据所述电流互感器的额定电流、额定电压、额定变比、额定二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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1A或...

【专利技术属性】
技术研发人员：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(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11