开合式电流互感器的分析及改进

开合式电流互感器的分析及改进

胡君  ,金林勇  ,刘华秀

浙江天正电气股份有限公司

摘要：在目前经济大增长环境条件下，电力系统智能化也将在持续不断向前的发展，向着建设智能电网现代化的发展方向稳步推进，孕育着未来许多的革命性发展的技术变化。电子式数字电流互感器设备是当今电力系统改造中广泛应用的一类重要自动化设备种类之一，应用最为广泛，其信号准确性可靠和长期稳定性可靠是当今电力系统中计量、保护工作和在线监测控制的两个重要基础保障，直接将影响关系到当今电力系统设备质量的可靠安全性与稳定。本文通过对开合式电流互感器进行进一步的分析和改进，为电流互感器的发展提供一定的借鉴和帮助。

关键词：开合式；电流互感器；分析及改进

随着未来人类世界社会的迅速发展，科学技术也在今天人们平凡的学习生活方式中日益扮演起着十分重要的一种角色，虽然它面临着我们许许多多新的现实挑战，然而，这无疑对于今天人类世界更为长远的长远发展规划来说，无疑将又会是机遇。所以，进行新科学技术方法的积极变革，解放思想，不断在实践中进行社会各种技术创新，用科学知识创新引领人类经济科学技术的迅速发展，不断的革新提高人们科学的工作生活方式，必然永远是当代人类科技生存变化与生存发展中的一条主旋律！ 所以，对各种电子式精密电流互感器安装进行现场在线的校验检查是非常必要的，这无疑也是现代数字化变电站系统和新一代智能电网系统发展新的发展要求，而真正实现了能够在线安装检测的各种高精度的电流互感器无疑是完成在线检测校验任务的关键。

一．开合式电流互感器的介绍

主要讨论的是一款市面上比较常见的开合式互感器，我们DBP-58来重点讨论一下，原因如下：

1.1产品结构图

开合式互感器DBP-58产品结构图（见图2-1）。

开合式互感器DBP-58总装图

1.2产品各部件的主要作用

盖子、外壳：主要起保护内部零部件，绝缘防护的作用；骨架：主要的作用是线圈绕组，起绝缘的作用。盖、外壳和骨架的材料主要采用PC聚碳酸酯，其中主要考虑的问题有：1.要有足够的强度；2.由于外壳采用超声波焊接，故需要考虑良好的焊接性能；3.具有阻燃960摄氏度，耐老化性能；5.绝缘性能耐受3000V/min.

接线螺丝、接线板：主要起连接二次设备。主要的材质为H62黄铜板，其中主要考虑的问题有：1.材质为H62，要求要有良好的导电性能；2.镀Ni要求盐雾要求48小时以上，避免出现在运输及使用过程中出现生锈的情况；

上铁芯、下铁芯：主要是采用硅钢片卷绕后，通过退火、浸漆、切割等工艺，主要材质为取向性硅钢片及纳米合金材质。选材主要考虑的问题：1.具有高初始磁导率；2.具有高的饱和磁性能；3.结构及性能稳定，易于切割。

安装附件：主要采用Q235材质。主要考虑的问题有：1.性能稳定，易于加工；2.表面镀层采用镀Ni，要求盐雾要求48小时以上，避免出现在运输及使用过程中出现生锈的情况。

二．开合式电流互感器的技术参数

2.1设备的最高电压

  设备的最高电压对电流互感器的绝缘力度和效果有着极为重要的影响作用。闭合式电流互感器与开合式电流互感器相比，闭合式电流互感器有着极其有利的绝缘效果，然而开合式电流互感器由于自身设备的结构影响，绝缘的效果相对较差，在正常情况下，低压设备的最高电压不能超过1.14kV。

2.2电流负荷

  负荷是指开合式电流互感器中二次侧的负载的视在功率，对开合式电流互感器的负荷程度要求越严格，电流互感器的铁心要求就越大，对电流互感器的负荷程度要求越小，电流互感器的铁心要求就越小。

2.3防护等级

  开合式电流互感器由于暴露于设备的外部，需要对开合式电流互感器进行一定的防护措施。开合式电流互感器一般采取的IP防护等级基本为IP20，如果设备需要高等级的防护等级，就需要对开合式电流互感器进行特殊的装置处理。

2.4输入、出电流

  开合式电流互感器的输入电流与输出电流与一般普通的电流互感器较为相同，例如为；400A/5A，就是把开合式电流互感器的输入或输出的一侧的最大电流400A转化为5A的二次输入或输出电流。

2.5一次电流

从产品特性来分析，主线路中的一次电流，会随着电流的增大，互感器的铁芯的磁密也会跟着增大。这样互感器的误差依着一次电流的增大而减小，曲线见下图。

铁心初始B-H磁化曲线

三．进一步提高开合式电流互感器精度的方法

3.1自身提取励磁电流法

  自身提前励磁电流法是通过控制开合式电流互感器的铁心气隙，对铁心的材料也有较高的要求，必须采用磁导性较好的材料。这样可以使开合式电流互感器的励磁电流处于稳定平衡的状态 ，励磁电流可以被注入进行二次的负载，使开合式电流互感器没有产生误差的同时，还可以起到补偿的作用。

3.2电容式补偿法

传统的补偿方式，对互感器的比值差能起到作用，但是对相位差误差基本不起作用，并且互感器目前设计的时候主要考虑感性负载，为cosφ=0.8感性线路中使用。我们创新式的提出电容式补偿，并申请获得实用新型专利。

电容法补偿方法参数：

比值差补偿       ξb=WCZsin∮*100%    （3-9）

相位差补偿     ξi=-WCZcos∮*3438     （3-10）

W角频率=2πf     C 电容量(F)    Z为二次负荷

从上述计算公式中可以得出：

1.比值差通过电容式补偿后，数值向正的方向移动，此时我们在线圈参数调整时，就稍往负的方向走，在线圈匝数上可以采用匝数补偿来实现；

2.相位差通过电容补偿后，相位值向负的方向移动，开合式互感器正是由于相位差偏正，造成了互感器精度不合格，而电容补偿了之后，相位差可以往负走，加入适当电容值就要可以起到很好的效果。

四．开合式电流互感器的发展

  《开合式电流互感器的应用及其发展》一文中也曾重点提到及介绍到，开合式电流互感器将在国内未来近些年里的一些重点应用发展目标及主攻方向：1、小型化技术；2、一致化的设计原则；3、数字网络化。有人就可能就肯定的要跳出来进行反驳，开合式电流互感器本身就未必能代表有的代表的未来，因为在我们知道现在世界很多其他国家现在已经要在大力地搞建设各种智能电网，需要大量推广和使用着各种新型电子式和变电流互感器，普通的开合式电流互感器现在势必要在逐步地被淘汰，其实本来就已经不必然，电子式和变电流互感器的现在也许它所能够代表着代表的就只能仅仅是这么个的未来，如果仅仅作为作漏电保护器用，在具有一定程度的安全精度范围内进行使用也是当前还完全可以优先考虑采用的，但它现在如果仍然是被用作大电流互感器测量、计量和仪表分析用，那么在目前看来它可以测量出来的大电流互感器准确精度级别恐怕还将远远大于不达标，这恐怕恰恰同时也是整个电子式高压大电流互感器测试系统技术（无论是有源型还是无源型）技术的整个未来几年的漫长发展演进历程中我们所切急需要去研究及解决的几个重要问题。所以在随着我国对未来高电压自动补偿的装置技术条件得到不断的发展及提高、磁性材料等也被不断得到发展与应用普及的这些新发展情况条件下，开合式电流互感器补偿系统的电压补偿的准确级数将也只将会变得是越来越多的之的高，适用范围面将也会只将会变得是越来越广泛。

五．结束语

  本文通过对开合式电流互感器进行分析，首先对开合式电流互感器进行介绍，介绍开合式互感器DBP-58产品结构和产品各部件的主要作用，再分析开合式电流互感器设备的最高电压、电流负荷、防护等级、输入、出电流技术、一次电流等技术参数，进一步提出了自身提取励磁电流和电容补偿法两种提高开合式电流互感器精度的方法，最后阐述了开合式电流互感器的发展，使开合式电流互感器得到改进，向着高精度、高水平、高标准的方向进步发展。

参考文献：

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