一种宽线性高精度开合结构零序电流互感器

摘要

本发明提供了一种宽线性高精度开合结构零序电流互感器，属于电流互感器技术领域，旨在解决现有的电流互感器不具备测量精确测量mA级电流的技术问题；包括两个相对设置的半圆导磁体，两个缝隙插片、二次线圈、正极性连接片和负极性连接片；两个二次线圈分别缠绕在半圆导磁体上，且两个二次线圈的缠绕方向相反、匝数相等；缝隙插片的两侧面分别与半圆导磁体固定连接；正极性连接片固定于二次线圈的一端，负极性连接片固定于二次线圈的另一端；本发明中的设计，特别适合配网增容扩建、技术改造使用；测量下限电流为50mA，角差小于1°，额定电流时的测量精度可达0.2S级，上限达数kA时的复合误差小于1％；同时解决了拆卸、安装方便的老大难问题。

说明书

技术领域

本发明涉及电流互感器技术领域，具体为一种宽线性高精度开合结构零序电流互感器。

背景技术

我国10kV～20kV配电网为非有效接地方式(中性点不接地、经低电阻接地、经消弧线圈接地、经高阻接地四种接地方式)，通常投产初期线路较少，经过若干年之后可能才会达到设计容量；有的将中性点不接地方式改为消弧线圈接地方式；或者将消弧线圈接地方式改为低电阻接地方式，需要增加零序电流保护功能，这些都涉及到零序电流互感器参数的变动。配电线路由变电站开关柜经电力电缆引出，安装程序：先安装零序电流互感器、再将高压电缆从零序电流互感器的中心孔穿入、再制作伞型电缆接头、用螺栓固定在开关柜的出线刀闸接线板上。若更换零序电流互感器，整体结构不允许逆程序拆卸，只能把原来的电缆头锯掉，用初次安装程序，才能完成更换。在这种情况下，开合结构的电流互感器在这种情况下就诞生了，并得到普及，甚至初次安装就直接使用开合结构。

开合结构电流互感器将闭合型导磁体分成两个对称半圆，将电缆卡在环内后再用螺栓固定。目前市场流通的这类电流互感器，为了安装方便，只在一半导磁体上绕制二次线圈，另一半导磁体只作为磁链的通路，没有二次线圈，就是说，导磁体的利用率只有50％。此外，两半圆导磁体接触面存在气隙，漏磁明显增大，导致初始段励磁阻抗减小，不能线性变换数安以下的较小电流，存在死区，就是说，被测高压电流初始段在导磁体内不能产生对应的线性磁通，二次绕组不能输出对应的线性电流，只有高压电流超过某一门槛值时，电流与磁通才能呈线性关系。还有一个重要原因，两个对称半圆被螺栓固定时受到正向压力，只能使用机械强度较高的硅钢片，不能使用机械强度差的高导磁材料。综合起来，常规开合结构的零序电流互感器不具备测量mA级电流的功能，这正是当前配网非有效接地系统接地选线/定位和零序电流保护的技术瓶颈。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种宽线性高精度开合结构零序电流互感器，特别适合配网增容扩建、技术改造使用；测量下限电流为50mA，角差小于1°，额定电流时的测量精度可达0.2S级，上限达数kA时，复合误差小于1％；同时解决了拆卸、安装方便的老大难问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种宽线性高精度开合结构零序电流互感器，其特征在于，包括两个相对设置的对称结构的半圆导磁体，两个缝隙插片、二次线圈、正极性连接片和负极性连接片；两个所述二次线圈分别缠绕在两个所述半圆导磁体上，且两个所述二次线圈的缠绕方向相反、匝数相等；所述缝隙插片的两侧面分别与两个所述半圆导磁体固定连接；所述正极性连接片固定于所述二次线圈的一端S1，所述负极性连接片固定于所述二次线圈的另一端S2。

优选地，所述半圆导磁体为冷轧硅钢片。

优选地，所述缝隙插片的材质为坡莫合金或超微晶导磁材料中的任意一种。

本发明的有益效果在于：本发明中的设计，特别适合配网增容扩建、技术改造使用；测量下限电流为50mA，角差小于1°，额定电流时的测量精度可达0.2S级，上限达数kA时，复合误差小于1％；同时解决了拆卸、安装方便的老大难问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种宽线性高精度开合结构零序电流互感器的结构示意图；

图2为导磁体磁化曲线。

附图标记说明：

二次线圈1、半圆导磁体2、缝隙插片3、正极性连接片4、负极性连接片5。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中”、“上”、“下”、“横”、“内”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图2所示，一种宽线性高精度开合结构零序电流互感器，包括两个对称的半圆导磁体2，两个缝隙插片3、二次线圈1、正极性连接片4和负极性连接片5；两个匝数相等的二次线圈1分别缠绕在两个对称的半圆导磁体2上，且两个二次线圈1的缠绕方向相反，即一个为顺时针缠绕，另一个为逆时针缠绕；缝隙插片3的两侧面分别与两个半圆导磁体2固定连接，将缝隙插片3插在两个半圆导磁体2的接触面之间，通过螺栓将两个半圆导磁体2紧固，形成无缝隙的圆形导磁体；正极性连接片4固定于二次线圈1的一端子S1，负极性连接片5固定于二次线圈1的另一端子S2，形成正(+)负(-)输出端子，给配网智能设备提供高精度、宽线性的模拟量输出；导磁体的截面、内径和二次线圈的匝数根据需要确定。

进一步的，半圆导磁体2为冷轧硅钢片。

进一步的，缝隙插片3的材质为坡莫合金或超微晶导磁材料中的任意一种。

具体实施

1)封闭圆形导磁体被分割成两个半圆、再合并在一起，结合面的气隙导致励磁电流增大，如图2的曲线2所示，电流在0～m区段时，微小电流在导磁体内产生磁通极其微小，接近于零，0～m段称为死区。电流继续上升，才能进入A2～B2线性段。高初始导磁率材料选取适当的厚度，可形成图2的曲线1。插片塞满气隙、紧固之后，A1点与原点0几乎重合，填补了0～m区段的空白，曲线1的膝点B1填补了0～m段死区，曲线1的B1点与曲线2的A1点重合，0～m段磁化曲线呈线性。电流继续增大，曲线1的膝点B1后段饱和，插片不再起作用，曲线2进入线性段，而带气隙的硅钢导磁体，膝点B2比整体圆形封闭形具更高。两种导磁体的组合，形成了高精度、宽线性的零序电流互感器。

2)两个半圆导磁体上的二次线圈均为n匝，在同一磁通Φ的作用下，感应到的电势均为

E

f——电源频率；n——二次绕组的匝数。

绕向相反端极性相同，用连接片连接，形成正、负输出端子S1、S2。两个相等的感应电动势并联之后，将导磁体的利用率提高1倍，内阻减小1倍，输出功率提高1倍，等同测量精度提高。

3)测量下限电流为50mA，角差小于1°，额定电流时的测量精度可达0.2S级，上限达数kA时，复合误差小于1％。可满足配网非有效接地系统(中性点不接地方式、经消弧线圈接地方式、高电阻和低电阻接地方式)的接地选线/定位，以及零序电流保护的需求，为实现高过渡电阻接地故障的准确判定提供了保障。

4)同时解决了拆卸、安装方便的老大难问题。

本发明中的设计，特别适合配网增容扩建、技术改造使用。测量下限电流为50mA，角差小于1°，额定电流时的测量精度可达0.2S级，上限可达数kA，复合误差小于1％。同时解决了拆卸、安装方便的老大难问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。