CN201549350U

CN201549350U - 电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置

Info

Publication number: CN201549350U
Application number: CN2009201813403U
Authority: CN
Inventors: 苏国强
Original assignee: XIAMEN QIHE ELECTRICAL APPLIANCE CO Ltd
Current assignee: XIAMEN QIHE ELECTRICAL APPLIANCE CO Ltd
Priority date: 2009-11-17
Filing date: 2009-11-17
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2019-11-17

Abstract

电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置，涉及一种电流互感器。提供一种电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置。设有叠片式上铁芯、叠片式下铁芯、磁分路补偿绕组和二次绕组。叠片式上铁芯设在叠片式下铁芯上方，磁分路补偿绕组单独绕在叠片式上铁芯上，二次绕组绕在叠片式上铁芯和叠片式下铁芯上。通过叠片铁芯的磁分路式的补偿结构，来对电流互感器进行电流误差和相位差的补偿，以使叠片铁芯式电流互感器达到0.2S级的测量要求，采用普通的铁芯材料组成叠片式铁芯，通过叠片铁芯式分磁路的补偿结构来代替用价格昂贵的23ZH100等特殊材料制作铁芯实现0.2S级电流互感器的制作方法，大大降低制作成本。

Description

电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置

技术领域

本实用新型涉及一种电流互感器，尤其是涉及一种电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置。

背景技术

国家标准GB1208-1997《电流互感器》曾在1987版中提出了特殊用途的测量准确级为0.2S，0.5S级，并对其误差限值作了规定。满足0.2S及0.5S级要求的电流互感器称S级电流互感器。S级互感器的主要特点是保证额定误差限值(0.2％或0.5％)的额定电流的百分比由100％～120％下延到20％～120％，且下限电流由20％扩展到1％。显然这种特殊用途的准确级最适用于电力系统负荷电流变化范围很大的地方，并提高了其测量的精度。近年来，该互感器在城乡电网改造中得到了广泛的应用。为满足S级的要求，在设计上与普通测量级有所不同，需要采用特殊的铁心材料和新的误差补偿方法。电力互感用户对0.2S级计量用电流互感器需求量越来越大。为了提高检测的精度以及降低0.2S级电流互感器的成本，对于大范围应用场合的推广级实现意义重大。然而对于LZZBJ9-10/LZZB7-35一类的电流互感器，因为其铁芯是卷铁芯，所以制作0.2S级的互感器较为容易。因为卷铁芯的磁力线分布均匀，性能十分理想，而且现有高磁导率材料也可制作0.2S级环形铁芯，但是对于LCZ-35、LZZBJ4-35等叠片铁芯的电流互感器来说，由于铁芯之间存在气隙，影响磁导性能，采用通常的制作手段和普通的铁芯材料就无法制作0.2S级了。因此开发一种能够实现叠片式铁芯的电流互感器的非线性补偿方法和结构，使其能够在不增加成本或低成本的前提下满足对电流互感器误差要求达到精确测量的目的。0.2S级电流互感器要在1％～120％额定电流下运行，没有误差补偿时其电流误差和相位误差都是随着电流的减小而增大的，并且误差曲线的变化很陡。因此，要采用非线性的补偿法，使电流误差和相位差的补偿值也随电流的减小而增大，从而来拉平误差曲线，磁分路补偿法就是满足这种要求的误差补偿方式。磁分路补偿法将互感器的铁芯分成两个部分，二次绕组中有部分匝数是绕在一个铁芯上，其余线匝都绕在两个铁芯上。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置。

本实用新型设有叠片式上铁芯、叠片式下铁芯、磁分路补偿绕组和二次绕组。

叠片式上铁芯设在叠片式下铁芯上方，磁分路补偿绕组单独绕在叠片式上铁芯上，二次绕组绕在叠片式上铁芯和叠片式下铁芯上。

本实用新型的技术方案是通过叠片铁芯的磁分路式的补偿结构，来对电流互感器进行电流误差和相位差的补偿，以使叠片铁芯式电流互感器达到0.2S级的测量要求，并且采用普通的铁芯材料组成叠片式铁芯，通过叠片铁芯式分磁路的补偿结构来代替用价格昂贵的23ZH100等特殊材料制作铁芯实现0.2S级电流互感器的制作方法，进而大大降低了制作成本，实现了设计的初衷和测量精度要求。

另外，将叠片式铁芯采用固定方法分别固定，并保证上铁芯与下铁芯的有效间隙。将线圈通过一定绕制方式绕制于上铁芯和下铁芯上，在二次绕组机构上将上铁芯和下铁芯采用相同的绕制方式和磁隙进行绕制，在磁分路补偿结构上只对上铁芯经行绕制线圈，用于非线性的误差补偿。

与现有用23ZH100高价材料制作0.2S级电流互感器(参见表1)相比，用30Z120材料制作叠片铁芯磁分路补偿式0.2S级电流互感器(参见表2)的成本大大降低，不同于已有圆环型磁分路补偿原理叠片式铁芯磁分路补偿电流互感器，其结构简单，易于实现和加工。

表1

表2

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构组成示意图。

图2为调整磁分路绕组匝数对误差曲线的影响。在图2中，横坐标为额定电流范围，纵坐标为误差；◆系列1，■系列2，一系列3，×系列4，*系列5，●系列6。

图3为调整磁分路截面对误差的影响。在图3中，横坐标为额定电流范围，纵坐标为误差；曲线1为系列1，曲线2为系列2，曲线3为系列3，曲线4为系列4，曲线5为系列5，曲线6为系列6，曲线7为系列7。

图4为补偿成功的误差曲线。在图4中，横坐标为额定电流范围，纵坐标为误差；◆系列1，■系列2，一系列3，×系列4，*系列5，●系列6。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例设有叠片式上铁芯1、叠片式下铁芯2、磁分路补偿绕组3(绕组数为N_b)和二次绕组4(绕组数为N_c)。

叠片式上铁芯1设在叠片式下铁芯2上方，磁分路补偿绕组3单独绕在叠片式上铁芯1上，二次绕组4绕在叠片式上铁芯1和叠片式下铁芯2上。

其补偿过程为，N_c为绕在叠片式上铁芯1和叠片式下铁芯2上的绕组数，而N_b是单独绕在叠片式上铁芯1上的磁分路补偿绕组的绕组数。由于磁分路补偿绕组3的励磁安匝数很大，而铁芯截面又小，因此磁通密度很高，导磁率和损耗角随电流的增大而显著减小，进而使本实用新型所述电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置可以实现对电流误差和相位误差的补偿，且补偿匝数

N_{b} = k \frac{L_{b}}{I_{2 n}},

即与电流I_2n成反比例，与磁分路铁芯尺度L_b成正比例。

将叠片铁芯分成两部分，设L1和L2分别是上铁芯和下铁芯的层数；S1与S2之间是二次绕组，其中Nc匝是绕在L1和L2两个铁芯上的，还有N_b匝则单独绕在叠片式上铁芯1。二次总匝数N₂＝N_c+N_b。实测表明，当增加或者减少磁分路补偿绕组的匝数N_b时或者是增减磁分路补偿绕组的截面时，误差的补偿值随之发生变化，如图3所示。

在图2中，从下向上各条曲线，依次为磁分路补偿绕组的匝数N_b从零逐渐增加时的误差实测曲线。由实测曲线可见，没有磁分路匝数补偿时，误差曲线很快向下弯曲，随着匝数N_b的增加，误差曲线逐渐变得平缓。当匝数N_b继续增加时，磁分路对小电流时的误差补偿幅度越来越大，从而使额定电流1％～20％范围内的误差数据比额定电流100％～120％时的误差数据更正。

图3给出磁分路截面调整时误差发生的变化的曲线，从下至上依次为磁分路截面积增大时的误差曲线，可以看到随着截面积的增大误差曲线会变得平坦，然后小电流时的误差向正方向偏移的更多，曲线左端向上翘起，额定电流1％～20％范围内的误差数据比额定电流100％～120％时的误差数据变得更正。

现将图2匝数调整和图3的截面调整综合起来，寻找能将整个误差曲线调整到合格范围内的组合方案。首先采用下面的式子

N_{b} = k \frac{L_{b}}{I_{2 n}}

进行初步的补偿匝数估算，目的是寻找一个匝数时得在额定电流1％或5％时磁分路正好工作在磁化曲线的上升段，对小电流的误差进行大幅度的正补偿，而当电流上升到额定电流的100％或者120％时则磁分路进入饱和区域，不再对误差产生补偿的作用，从而拉平误差曲线。

在初步估算了补偿匝数N_b后，再根据实测数据对两个小铁芯的截面积进行配合调整。在补偿匝数调整和铁芯截面调整的相互作用下，从而出现完全合格的实测误差数据。在图4中两条加粗曲线表示的，就是所有数据点的误差数据都在0.2S级的误差限值范围内的误差曲线，下面一条是额定负荷时的实测误差曲线，上面一条是四分之一额定负荷时的实测误差曲线。

从图4可以看出，以细线表示的未经补偿的或者只经过单纯的匝数或铁芯调整的曲线波动幅度很大，无法保证所有数据点都在0.2S级误差限制范围内。而综合调整得到的有粗线表示的误差实测数据波动幅度较小，满足0.2S级的误差限制要求，从而达到了用价格便宜的普通贴新材料制作叠片式0.2S级的目的。与不用磁分路补偿而采用性能很好的23ZH100的高价材料相比费用节省率达到66％。

Claims

1.电流互感器叠片铁芯磁分路补偿装置，其特征在于设有叠片式上铁芯、叠片式下铁芯、磁分路补偿绕组和二次绕组；叠片式上铁芯设在叠片式下铁芯上方，磁分路补偿绕组单独绕在叠片式上铁芯上，二次绕组绕在叠片式上铁芯和叠片式下铁芯上。