CN104360302B - 一种用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环，其包括两个相同、且围成四边形并位于同一平面上的对称排列的缺口环，所述的缺口开在两缺口环相邻边的同一端，且该相邻边的同一端为输入端，另一端为输出端；第一缺口环的输出端接第二缺口环的输入端，第一缺口环的输入端和第二缺口环的输出端分别连接到直流电流源输出端的两个端子上。当直流电流源发出的直流电流在这种蝶形母线环中流动时，产生的非对称外磁场对安装在中心位置处的直流电流比较仪和被试直流电流互感器的精度影响很小。
Description
技术领域
本发明涉及一种母线环，特别是一种用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环。
背景技术
直流电流校验系统作为各种直流电流互感器的校验设备，在许多领域，如跨区域高压直流输电系统、有色金属电化学系统、粒子加速器等中有广泛的应用，其性能受到电力部门的高度重视。
直流电流校验系统中的核心部件包括母线、标准器和直流电流源。
母线是指在变电所中各级电压配电装置的连接导体，以及变压器等电气设备与相应配电装置的连接导体。当母线的两端分别连接在直流电流源输出端的电流流出端和电流流入端上，构成环状线路时，将这种线路称为母线环。因母线环通常在一个平面上，所以通常将其称为平面母线环。
标准器为一个高精度直流电流比较仪，其精度比被试直流电流互感器高两个等级以上（通常优于0.005%）。
直流电流源可发出高稳定度、量值从零到数千安培的直流电流，其由电流流出端输出到母线，然后沿母线流入电流流入端。
校验时，将标准器与被试直流电流互感器串联在一条母线上，两者的一次电流相等，均为沿母线流动的直流电流。校验系统可测量二者输出的二次电流，并依据该差值计算出被试直流电流互感器的精度等指标，完成校验工作。
因为标准器和被试直流电流互感器的精度均很高，其受到非对称外磁场的影响较大，而非对称外磁场的一个主要来源为返回到直流电流源的母线段（通常将该段母线称为回线）所产生的磁场。校验工作的目标之一就是尽可能使回线产生的非对称外磁场的影响降到最小。现有的可减小非对称外磁场影响的母线环有十字交叉型和串并联结构型两种，但为保证其减小外磁场影响的效果，安装要求精密牢固，且步骤十分繁琐，因此只能用于实验室内，难以用于野外或工业现场等场合（见文献[1]M.ZhuandK.Xu.Acalibratingdeviceforlargedirectcurrentinstrumentsupto320kiloampere-turns[J].IEEETrans.Instrument.&Meas.,1998,47(2),711-714；[2]袁禄明.电磁测量.北京：机械工业出版社.1980,276-293；[3]邵海明.国家直流大电流计量标准研究.中国计量，2014(3)：72-75）。
发明内容
本发明所要解决的问题，就是提供一种用于直流电流互感器校验系统的母线环。当直流电流源发出的电流在该母线环中运行时，产生的非对称外磁场很小，因此对标准器和被试直流电流互感器的精度影响很小；此外，母线环的安装步骤较为简单，可满足大多数实际校验工作的要求。
解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环，其特征在于：包括两个相同、且围成四边形并位于同一平面上的对称排列的缺口环，所述的缺口开在两缺口环相邻边的同一端，且该相邻边的一端为输入端，另一端为输出端；第一缺口环的输出端接第二缺口环的输入端，第一缺口环的输入端和第二缺口环的输出端分别连接到直流电流源输出端的两个端子上。
优选地，所述的两缺口环远离输入端的弯折边与靠近输入端的弯折边平行、两者长度之比在0.9-1.1之间。
优选地，所述的两缺口环的相邻边与本缺口环的对边等长、远离输入端的弯折边与靠近输入端的弯折边长度之比等于1。
优选地，所述的两缺口环的相邻边与本缺口母线环的对边的长度为5m到15m之间；远离输入端的弯折边的长度大于5m。
有益效果：当直流电流在这种蝶形母线环中流动时，回线电流产生的磁场相互抵消，中心位置处所受到的非对称外磁场的强度大大衰减，其对安装在中心位置处的标准器和被试直流电流互感器的精度的影响也随之大大减小；本母线环安装步骤简单，可用于工业现场等实际校验的场合。
附图说明
图1为本发明蝶形母线环中一个平面四边形母线环的电路实例图；
图2为本发明蝶形母线环的一个电路实例图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。
本发明所提供一种用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环，其特征在于：包括两个相同、且围成四边形并位于同一平面上的对称排列的缺口环，所述的缺口开在两缺口环相邻边的同一端，且该相邻边的一端为输入端，另一端为输出端；第一缺口环的输出端接第二缺口环的输入端，第一缺口环的输入端和第二缺口环的输出端分别连接到直流电流源输出端的两个端子上。
优选地，所述的两缺口环远离输入端的弯折边与靠近输入端的弯折边平行、两者长度之比在0.9-1.1之间。
优选地，所述的两缺口环的相邻边与本缺口环的对边等长、远离输入端的弯折边与靠近输入端的弯折边长度之比等于1。
优选地，所述的两缺口环的相邻边与本缺口母线环的对边的长度为5m到15m之间；远离输入端的弯折边的长度大于5m。
本发明所提供的蝶形母线环中的一个平面四边形母线环的结构如图1所示。所述平面四边形母线环由a、b、c、d四段母线串联组成。优选地，b和d的长度比值在0.9至1.1之间。
如图2所示，两个对称排列，位于同一平面上的的平面四边形母线环共同构成蝶形母线环。
本发明所提供的用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环的工作过程如下：
直流电流源输出端输出的直流电流I1通过连接电缆p1，进入第一个平面四边形母线环的a1段，依次通过a1、b1、c1、d1段；随后进入第二个平面四边形母线环的a2段，并依次通过a2、b2、c2、d2母线段，最后通过连接电缆p2,回到直流电流源的电流输入端。
校验时，标准器和被试直流电流互感器均安装在蝶形母线环的中心位置（即位于a1、a2段母线的中部）。穿过标准器和被试直流电流互感器传感铁心的电流为直流电流源输出电流I1的两倍（2I1），因此直流电流比较仪和被试直流电流互感器的一次电流均为2I1。c1、c2段为回线，流过c1、c2两段母线的电流即为回线电流。
因c1、c2段的回线电流均相等，且该两段回线距离蝶形母线环中心位置的距离也相等，所以回线电流所产生的磁场在母线环的中心位置处相互抵消，使中心位置处的非对称外磁场的强度大大衰减。
蝶形母线环的各母线段a1、a2、b1、b2、c1、c2、d1和d2段的长度与标注器和被试直流电流互感器的精度要求、输出电流I1的大小、蝶形母线环的周围环境（如地形地质条件、建筑物材质结构）等因素有关，上述诸因素均影响到非对称外磁场强度的衰减量。选择各段长度时通常采用实验方法来确定，例如：采用不受非对称外磁场影响的超高精度标准器（如超高精度全屏蔽电流比较式标准器或超高精度分流器组）与直流电流比较仪组成比较系统，安装在不同尺寸的母线环上进行试验，确定母线环的尺寸。一般情况下，a1、a2、c1、c2段的长度为5m到15m；b1、b2、d1、d2段的长度大于5m。
以下通过一个实施例来对本发明进行进一步的说明。
一种用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环的参数如下：a1、c1、a2、c2均为12m；b1、b2均为10m；d1、d2均在9m至11m之间。作为标准器的直流电流比较仪的比率精度0.001%。
实测表明，当流过母线环的直流电流I1的数值在0到6kA之间时，非对称外磁场对安装在中心位置处的标准器和被试直流电流互感器的精度在0.001%数量级上没有影响。也就是说，其比率精度在上述I1电流数值范围内没有变化，仍为0.001%。
Claims (2)
1.一种用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环，其特征在于：包括两个相同、且围成四边形并位于同一平面上的对称排列的缺口环，所述的缺口开在两缺口环相邻边的同一端，且该相邻边的一端为输入端，另一端为输出端；第一缺口环的输出端接第二缺口环的输入端，第一缺口环的输入端和第二缺口环的输出端分别连接到直流电流源输出端的两个端子上；所述的两缺口环远离输入端的弯折边与靠近输入端的弯折边平行、两者长度之比在0.9-1.1之间；所述的两缺口环的相邻边与本缺口环的对边等长、远离输入端的弯折边与靠近输入端的弯折边长度之比等于1。
2.根据权利要求1所述的用于直流电流互感器校验系统的蝶形母线环，其特征在于：所述的两缺口环的相邻边与本缺口母线环的对边的长度为5m到15m之间；远离输入端的弯折边的长度大于5m。
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