[实用新型]一种电流互感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电流互感器，尤其涉及一种用于电力系统微机继电保护中测量短路电流及非周期分量的电流互感器。

背景技术

在电力系统一次设备出现短路故障时，系统中会出现正常工作电流20倍以上的短路电流，但由于回路中存在电感，所以系统中的电路电流不会立即增大，故在刚开始的瞬间，即t=0时，也会出现一个与周期分量电流相反且衰减的直流，即非周期分量，该非周期分量与短路电流相叠加。当电压初始角度为0°-180°时，短路电流的最大瞬时值在短路后半个周期波内出现，通常为1.8Im。而传统互感器在电流上升至额定值的20倍后，铁芯的磁通已经接近饱和，从而会导致输出波形畸变、次级传变的非周期分量提前衰减、故障切除后次级输出带有拖尾等后果。随着近几年系统的升级，也对互感器提出了更高的要求，比如说要求互感器能精确测量正常工作电流的30倍甚至是40倍的短路电流，并能准确真实地反映非周期分量的波形等，而这些要求对于现有技术中的互感器来说，是很难实现的，尤其是在系统出现短路故障、互感器初级电流升至额定电流的20倍-60倍时，现有的电流互感器更是不能准确传变衰减时间常数为20-200ms的直流分量，没有良好的过渡过程响应，也不能真实反映非周期分量的衰减状态，其输出波形易饱和、易畸变，且在故障切除后一次电流为零时次级波形会出现拖尾等现象。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题在于针对现有技术中在系统出现短路故障以及其初级电流升至额定电流的20-60倍时，电流互感器不能准确传变衰减时间常数为20-200ms的直流分量、不能真实反映非周期分量的衰减状态、其输出波形易饱和和畸变以及在故障切除后一次电流为零时次级电流会出现拖尾等上述缺陷，提供一种当初级电流升至额定电流的20-60倍时能准确传变衰减时间常数为20-200ms的直流分量、能真实反映非周期分量的衰减状态、输出波形不饱和且不畸变、能消除故障切除后次级波形拖尾现象的电流互感器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电流互感器，包括铁芯、一次绕组和二次绕组，铁芯上设有至少一个沿切割磁力线方向排列的气隙，且铁芯的截面积为0.5-3.5cm²；一次绕组的匝数为1-25匝，且一次绕组的线圈截面积为0.5-4mm²；二次绕组的匝数为10001-30000匝，且二次绕组的线圈直径范围为0.05-0.3mm。

本实用新型所述电流互感器的工作原理为：在系统产生非周期分量的瞬间，且遇最大短路角时，第一个波的幅值可增大到稳态短路电流的1.8倍，然后按1.47倍、1.29倍等依次衰减，直至稳态。因此互感器在传变前几个波时，铁芯在B相当高的状态，易导致波形饱和及励磁电流过大，且剩磁的影响亦会加大铁芯的饱和状态，因此设计时要在有限的体积内降低铁芯在最大工作电流下的磁通，提高电流互感器的励磁电感，选取或设计低剩磁的铁芯。

在本实用新型所述电流互感器中，铁芯的截面积为0.5-3.5cm²，二次绕组的匝数为10001-30000匝，这样就能保证在有限的体积内将最大工作电流下的磁通降到饱和区域以下，使得其输出波形不易饱和，也不畸变。另外，当一次电流传变到次级时，由于磁通已经接近饱和区域，励磁电感较小，相当一部分非周期分量从励磁支路流回，而使二次电流中的非周期分量大大消弱，从而影响次级输出对于非周期分量的真实反映，同时因为励磁电流的存在，使一次电流与二次电流存在一定的相角差，因此在保护动作后，一次电流已为零，而二次电流因相角差的存在而产生拖尾现象，故本实用新型中具有足够大的截面面积的铁芯以及匝数足够多的二次绕组能消除故障切除后次级波形拖尾的现象，其励磁阻抗大，因而本实用新型所述电流互感器能在20-60倍额定电流下准确传变衰减时间常数为20-200ms的直流分量，能真实反映非周期分量的衰减状态，还能消除故障切除后次级波形拖尾的现象。

在本实用新型所述技术方案中，铁芯上设有至少一个沿切割磁力线方向排列的气隙。通常电流互感器在遇到直流分量时，直流的影响使得互感器铁芯快速进入饱和区域，使得电流互感器因饱和或感抗下降而导致输出波形畸变或跟随差，故在铁芯上开设适当数量的气隙可使因直流导致的剩磁大幅快速降低，从而使得铁芯的磁密度始终控制在非饱和状态。