一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器，包括互感器铁心、互感器绕组，所述互感器铁心包括主铁心和电源绕组铁心，互感器铁心为空心圆柱体，所述互感器绕组包括一次绕组、第一二次绕组、第二二次绕组、第三二次绕组，所述第一二次绕组、第二二次绕组均匀绕制于主铁心上，第三二次绕组均匀绕制于电源绕组铁心上，第二二次绕组与第三二次绕组绕向相反、相互串联形成闭合回路，所述主铁心和电源绕组铁心并列且中心穿过所述一次绕组。本实用新型专利技术实现了具有更宽量程、更高准确度的计量用电流互感器。此外，无缘零磁通电流互感器，不需要外接电源，实现成本低、更易推广。

【技术实现步骤摘要】
一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器
本技术涉及互感器
，具体涉及一种一次系统电流在额定电流的1‰～200％的全范围内，全部能够准确转换信号的无源零磁通的宽量程计量用电流互感器。
技术介绍
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。按照互感器国家标准GB/T20840的规定，目前电力系统中采用的计量用电流互感器，最高准确级为0.2S级，其准确度范围和限定值见图1。图中可见，在额定电流20％以下，互感器计量的准确度就在逐步下降。而实际上，很多用户负荷的变化范围非常大，如制造企业、电力机车、居民小区等，因其满负荷运行时，一次电流很大，因此，计量用电流互感器的额定电流按照满负荷电流而设定，当企业大的用电设备停运、电力机车驶过后、小区入住率低的情况下，实际使用的电流可能远低于互感器设定额定电流的20％，甚至低于1％，造成电费计量不准确，而且，互感器原理及经验数据表明，这种下降的趋势是比值差偏负、相位差偏正，整体表现是计量的电费在减少，因此，在这种情况下，现有技术的电流互感器已经不能满足计量的需要了。国家电网公司官网显示数据：年售电量36051亿千瓦时，线损率达6.75％，年度损失电量超过2433亿千瓦时。综上所述，实现一款可以在一次电流远低于互感器额定电流1％时，仍然能够准确计量的互感器，是当前电网电费计量领域亟待解决的问题。公开号为CN209198521U的专利申请公开了一种零磁通高精度零序电流互感器，包括互感器铁心、互感器绕组和补偿电路，所述互感器铁心包括主铁心和辅助铁心，所述互感器绕组包括二次电流绕组、零磁通检测绕组和补偿绕组，所述零磁通检测绕组均匀绕制于主铁心上，所述补偿绕组均匀绕制于辅助铁心上，带有零磁通检测绕组的主铁心和带有补偿绕组的辅助铁心并排粘合，所述二次电流绕组均匀绕制于粘合后的主铁心和辅助铁心上，所述补偿电路分别与零磁通检测绕组、补偿绕组相连。虽然其公开了零磁通的互感器，但其成本高、使用环境要求高、必须有外接电源用于控制电路供电等问题，导致这种产品很难在电力系统中大规模应用。故，针对现有技术的缺陷，如何实现低成本宽量程计量用电流互感器的是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器。利用无缘零磁通电流互感器，不需要外接电源，实现成本低、更易推广。为了实现以上目的，本技术采用以下技术方案：一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器，其特征在于，包括：互感器铁心、互感器绕组，所述互感器铁心包括主铁心和电源绕组铁心，互感器铁心为空心圆柱体，所述互感器绕组包括一次绕组、第一二次绕组、第二二次绕组、第三二次绕组，所述第一二次绕组、第二二次绕组均匀绕制于主铁心上，第三二次绕组均匀绕制于电源绕组铁心上，第二二次绕组与第三二次绕组绕向相反、相互串联形成闭合回路，所述主铁心和电源绕组铁心并列且中心穿过所述一次绕组。进一步地，主铁心的磁势平衡方程为：其中，通过一次绕组的一次电流为通过第一二次绕组的二次电流为通过第二二次绕组和第三二次绕组的电流为激磁电流为一次绕组的匝数为N1，第一二次绕组、第二二次绕组的匝数为N2、N3。进一步地，电源绕组铁心为：其中，N4为第三二次绕组的匝数。进一步地，所述第二二次绕组匝数N3与第三二次绕组匝数N4满足：进一步地，所述第一二次绕组为二次输出绕组，其首末两端引出到二次接线端子。进一步地，所述一次绕组的首末两端接入一次接线端子。进一步地，所述互感器铁心的表面设置铁心绝缘及缓冲。进一步地，所述互感器绕组设置外绝缘。本技术提出的无缘零磁通的宽量程计量用电流互感器解决了电网中负荷变动较大的用户，在低于额定电流1％或超过额定电流120％运行时，计量不准确，影响贸易结算的难题，本技术所述的电流互感器工作范围在额定电流1‰～200％内，是具有更宽量程、更高准确度的计量用电流互感器。此外，本技术通过无缘零磁通的实现，不需要外接电源，成本低且使用方便，具有极高的应用价值。附图说明图1是传统电流互感器的比值差限值示例图；图2是无源零磁通的宽量程计量用电流互感器电气原理图；图3是无源零磁通的宽量程计量用电流互感器三维结构示意图；图4是无源零磁通的宽量程计量用电流互感器平面结构示意图；图5是本技术无源零磁通的宽量程计量用电流互感器与现有计量用电流互感器的性能比较示例图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，但不作为本技术的限定。电流传感器中，设一次电流为二次电流为激磁电流为二次阻抗为Z2，二次感应电势为E2，激磁磁势(IN)0一次电流的一次安匝数为(IN)1，铁心中的磁通密度为B，磁场强度为H，铁心材料的磁导率为μ，铁心中的平均磁路长度为L，KF是铁心制造工艺水平系数决定的一个常数，根据磁势平衡原理，电流互感器的磁势平衡方程为其中，N1为一次绕组的匝数、N2为二次绕组的匝数。在理想情况下，电流互感器的铁心不消耗有功功率，也不需要无功功率激磁，此时，可以得出：也就是说，理想状态下的电流互感器的电流比就是匝数比，是没有误差的。但实际的电流互感器中，要在二次绕组中产生感应电动势，就需要激磁电流供给铁心的激磁和功率损耗，也就是说，这样就产生了电流互感器的二次输出的误差。误差分为比值差ε(％)和相位差δ(＇)，其理论计算值为：其中，α为Z2的阻抗角，θ为铁心的损耗角。而结合上述公式可以得出，互感器的误差与激磁电流I0是正相关，当激磁电流I0减小时，误差范围也会收窄，即准确度更高。因此，降低激磁电流I0是本技术的核心。本技术提出了一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器，包括：互感器铁心、互感器绕组，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器，其特征在于，包括：/n互感器铁心、互感器绕组，所述互感器铁心包括主铁心和电源绕组铁心，互感器铁心为空心圆柱体，所述互感器绕组包括一次绕组、第一二次绕组、第二二次绕组、第三二次绕组，所述第一二次绕组、第二二次绕组均匀绕制于主铁心上，第三二次绕组均匀绕制于电源绕组铁心上，第二二次绕组与第三二次绕组绕向相反、相互串联形成闭合回路，所述主铁心和电源绕组铁心并列且中心穿过所述一次绕组。/n

【技术特征摘要】
1.一种无源零磁通的宽量程计量用电流互感器，其特征在于，包括：
互感器铁心、互感器绕组，所述互感器铁心包括主铁心和电源绕组铁心，互感器铁心为空心圆柱体，所述互感器绕组包括一次绕组、第一二次绕组、第二二次绕组、第三二次绕组，所述第一二次绕组、第二二次绕组均匀绕制于主铁心上，第三二次绕组均匀绕制于电源绕组铁心上，第二二次绕组与第三二次绕组绕向相反、相互串联形成闭合回路，所述主铁心和电源绕组铁心并列且中心穿过所述一次绕组。


2.根据权利要求1所述的电流互感器，其特征在于，主铁心的磁势平衡方程为：



其中，通过一次绕组的一次电流为通过第一二次绕组的二次电流为通过第二二次绕组和第三二次绕组的电流为激磁电流为一次绕组的匝数为N1，第一二次绕组、第二二次绕组的匝数为N2、N3。
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【专利技术属性】
技术研发人员：祝顺峰，姜小明，唐福新，刘斌，顾小良，
申请(专利权)人：浙江天际互感器有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33