CN201918254U

CN201918254U - 一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置

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Publication number: CN201918254U
Application number: CN2011200081157U
Authority: CN
Inventors: 李祥超; 王金虎; 张其林; 行鸿彦; 唐宏科; 柴健
Original assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Current assignee: Nanjing University of Information Science and Technology
Priority date: 2011-01-12
Filing date: 2011-01-12
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-01-12

Abstract

本实用新型涉及一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置，属于雷电科学与技术领域。该电流互感器装置，包括线圈绕组、骨架、磁性材料，线圈绕组均匀绕制在骨架上，磁性材料置于骨架内，采样积分电阻并联在线圈绕组输出端；所述磁珠置于非磁性软骨架内，线圈的一根导线从磁珠的中心孔穿过。该装置测量精度高、稳定性好，抗干扰能力强、测量方便、操作安全，可推广为各种类型电流的测量。

Description

一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置，属于雷电科学与技术领域。

背景技术

DL/T475-2006标准规定了电力系统中发电厂、变电所、传输线路杆塔的接地装置特性参数以及土壤电阻率测试的一般原则、内容、方法及周期。大型接地装置的特性参数测试包括以下内容：电气完整性测试、接地阻抗测试、场区地表电位梯度测试、接触电位差、跨步电位差及转移电位的测试。测试仪器选用专门仪器，仪器的准确度不低于1.0级，仪器的分辨率为1mW，测试场区地表电位梯度、跨步电位差、接触电位差的电压分辨率不低于1mV。试验电源的选择，采用异频电流法测试大型接地装置的工频特性参数，试验电流宜在3A~20A，频率宜在40Hz~60Hz范围。如果采用工频电流测试大型接地装置的工频特性参数，则应采用独立电流或经隔离变压器供电，并尽可能加大试验电流，试验电流不宜小于50A。

测量接地装置特性参数时，电压和电流这两个电参数是需要测量的，电压测量方法是将电压表并联在被测电路中直接测量数据，电流的常规测量方法是将电流表串联在被测电路中直接测量数据，但是在接地装置特性参数测量时，由于电流值高达50A以上，且电流精度要求高，所以常规的测量法难以满足要求。

实用新型内容

因此本实用新型提出了一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置，采用罗果夫斯基线圈的原理，制作具有开口端的柔性互感器，这种线圈可以很容易地缠绕在待测导体上。利用该技术能够对电流的大小及变化速度进行非常精确地检测，电流在线圈的两端感应一个正比例的电压，根据电压的大小反算出电流的大小。

本实用新型为解决其技术问题采用如下技术方案：

一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置，包括线圈绕组、骨架、磁性材料，所述线圈绕组均匀绕制在骨架上，磁性材料置于骨架内，还包括并联在线圈绕组输出端的采样积分电阻；所述线圈绕组的导线直径为0.3mm的漆包线，线圈匝数为2000~3000匝；所述骨架为非磁性软骨架，所述磁性材料为磁导率

为2000~5000的软磁材料做成的磁珠;所述磁珠置于非磁性软骨架内，线圈的一根导线从磁珠的中心孔穿过。

置于非磁性软骨架内的磁珠由30个组成，单个磁珠的内直径为1.3mm,外直径为5mm，长度为25mm。

本实用新型的有益效果如下：

1、电流互感器输出的是电压信号，通过标定系数的换算可直接计算出被测电流的大小。

2、测量变频电流时具有精度高，动态范围宽的特点。

3、具有稳定性好，抗干扰能力强的特点。

4、采用软橡胶骨架，有开口端，所以测量方便，可推广为各种类型电流的测量。

5、被测电流与电流互感器之间采用非接触式测量，操作安全。

6、所设计的电流互感器装置具有体积小，重量轻的特点。

附图说明

图1为罗果夫斯基线圈基本结构示意图。

图2为罗果夫斯基的等效电路图。

图3为电流互感器结构图。

图4为软橡胶管的内径与外径的尺寸示意图。

图5（a）为磁珠的横截面示意图；图5 (b)为磁珠的内径与外径的尺寸示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明创造做进一步详细说明。

电流互感器装置是利用罗果夫斯基线圈的原理。罗果夫斯基线圈实质是一种原边为单匝线圈、副边为多匝线圈的电流互感器，这种测量线圈本身与电流回路只是通过磁场耦合，因此与主回路有良好的电气绝缘，这种线圈结构简单，易于加工和安装，工作性能可靠，频带较宽，自身的上升时间可以做得很小（us量级），所以，罗果夫斯基线圈非常适合于大电流的测量，基本结构如图1所示。

该绕组均匀密绕在一个骨架上。在利用罗果夫斯基线圈测量电流时，将线圈围绕载有被测电流的导体上。待测脉冲电流在线圈的两个引线端产生的感应电动势为：

其中，

和

为第

匝线圈处的磁场强度和通过匝线圈的磁通量，

为骨架的磁导率，

为每匝线圈的截面，

表示总匝数。

令

表示罗果夫斯基线圈的周长，因为均匀密绕，线圈的小截面面积均为

,且该截面处在与罗果夫斯基线圈绕成的圆周垂直，故有

根据全电流定理，有：

因此，

其中，M为互感系数（

）

电流互感器装置的线圈结构参数实现同相位测量方式称为自积分方式，如图2所示，只有满足自积分条件为

，W为电流源的角频率，其输出电压波才与原电流波成线性关系。

自积分式罗果夫斯基线圈时在输出端并联一采样积分电阻

，其中为线圈绕线的电阻。

为线圈的电感。

采样积分电阻选取影响到线圈对环境噪声的消除能力。增大采样积分电阻，线圈输出电压随之增大，测量可得到更好的信噪比，对环境噪声有一定消除能力。因此，设计测量接地装置特性参数的电流互感器采样积分电阻的取值为1W的精密电阻。

线圈的线径大小取决于线圈内阻的大小，线径选取过小，线圈的柔性效果好，但是线圈的内阻会增大，匝间电压增大会出现线间绝缘层击穿。用软磁材料作为线圈骨架的一部分，线圈内阻过大时，容易产生磁芯饱和失真。选取线圈导线线径、匝数时，应尽量考虑其对导线内阻的影响。因此，设计接地装置特性参数的电流互感器线径选取直径为0.3mm的漆包线，匝数为2000~3000匝。

罗果夫斯基线圈设计中，骨架尺寸及磁芯的导磁率对磁导率对满足自积分条件起决定作用，是关键技术之一。图3为电流互感器的结构图，图中线圈骨架截面为圆环形，内直径为118mm,外直径为128mm。

线圈绕在非磁性软骨架上，骨架材料选取软橡胶管。骨架截面如图4所示，尺寸大小内直径为7.5mm,外直径为10.7mm。设计中选用温度膨胀系数小的橡胶材料，防止温度变化使骨架尺寸发生变化引起线圈磁通面积的变化，磁通面积的变化将影响自积分条件，选取软橡胶材料作为骨架线圈在测量时容易绕在被测载流导体上。

磁芯材料的选择，选用磁导率为2000~5000的软磁材料做成的磁珠，磁珠的尺寸：内直径为1.3mm，外直径为5mm，单个磁珠的长度为25mm，结构如图5所示。

磁珠放置在橡胶骨架内，线圈的一根导线从磁珠的中心孔穿过，由于橡胶管内的磁珠由30个组成，所以这样便于线圈弯曲。

Claims

1.一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置，包括线圈绕组、骨架、磁性材料，所述线圈绕组均匀绕制在骨架上，磁性材料置于骨架内，其特征在于还包括并联在线圈绕组输出端的采样积分电阻；所述线圈绕组的导线直径为0.3mm的漆包线，线圈匝数为2000~3000匝；所述骨架为非磁性软骨架，所述磁性材料为磁导率

2.根据权利要求1所述的一种测量接地装置特性参数的电流互感器装置，其特征在于置于非磁性软骨架内的磁珠由30个组成，单个磁珠的内直径为1.3mm,外直径为5mm，长度为25mm。