[发明专利]电磁式抗直流电流互感器铁心和电磁式抗直流电流互感器

说明书

本发明属于互感器技术领域，电磁式抗直流电流互感器铁心和电磁式抗直流电流互感器，包括硅钢片铁心和合金铁心，硅钢片铁心和合金铁心的形状相适配，硅钢片铁心设有一个切口或二个切口，切口处加垫绝缘不导磁材料；合金铁心为超微晶合金或坡莫合金绕制而成；将硅钢片铁心的一端面与合金铁心的一端面相互合叠在一起形成一个整体的复合材料铁心；本发明解决电网一次系统中存在直流分量及半波直流量时，常规电磁式电流互感器信号转换准确度差的问题，在一次系统存在较大直流分量以及半波直流量时，仍能满足转换信号比值误差不大于2％，相位误差不大于120’的电磁式电流互感器。

技术领域

本发明属于互感器技术领域，特别涉及一种在一次系统中是半波直流或存在直流分量情况下，依然能够准确转换一次信号的电磁式电流互感器。

背景技术

电流互感器是电力系统中关键设备之一。它能够把电网一次系统中的大电流信号，按照规定的比例，高准确度的转换为标准的小电流信号(1A或5A)，用于后接的二次计量、测量、保护系统使用，可以说，电流互感器的转换精度与电费的贸易结算准确性、电网运行数据采集和运行状态的监测以及电网运行安全密切相关。

随着我国经济的迅猛发展，电网负载也越来越复杂，大量变频设备、整流设备等非线性负载的接入，导致系统内本来正常供电的正弦波，存在着直流分量，还有一些用电设备是采用经过二极管整流后的半波进行驱动，而这些非正弦波的分量会在电流互感器的铁心形成偏置的非对称的磁通，这种磁通与工频交流磁通叠加，最终导致铁心的工作点提高，铁心迅速进入饱和区，无法准确转换电流信号，对电费计量的准确性及电网的运行安全带来非常大的威胁。

使用检测设备来监测二极管整流后信号，常规电流互感器转换后的二次波形与一次实际波形的对比，如图7所示，在额定工作点，比值误差-86.757％，相位误差4300’，互感器已经无法正常工作了。

据供电部门统计，国家电网公司范围内，每年的总售电量为2万亿度，台区线损约占6％，其中1％为直流分量带来的计量偏差引起的，仅此一项，每年将少计量电费达200亿度。

另外，当前一种主要的窃电手段是人为在电流互感器中加入直流量或互感器二次线路中串接二极管，使常规电流互感器进入饱和，减小二次输出。

重庆供电公司的专家发表了一篇题为“利用二极管半波整流进行窃电的案例分析”的文章，实例显示，通过这种窃电方式，常规电流互感器计量电费仅有真正电费的16％左右。

现有技术中，对于输出毫安等级信号的电子用电流互感器，采用超微晶合金铁心切口方式，但对于输出安培等级信号的电力用电流互感器，仍然无法满足准确度要求。为此，研发一种可以在一次系统存在较大直流分量以及半波直流量时，仍能满足转换信号比值误差不大于2％，相位误差不大于120’的电磁式电流互感器，是当前电力系统急迫的需求。

发明内容

本发明是针对上述存在的缺点，提供一种电磁式抗直流电流互感器铁心结构，以及采用这种铁心结构生产的电流互感器，解决电网一次系统中存在直流分量及半波直流量时，常规电磁式电流互感器信号转换准确度差的问题。

本发明解决的技术问题所采用的技术方案是：

电磁式抗直流电流互感器铁心，其特征是包括硅钢片铁心和合金铁心，硅钢片铁心和合金铁心的形状相适配，硅钢片铁心设有一个切口(单边切口)或二个切口(双边切口)，切口处加垫绝缘不导磁材料；合金铁心为超微晶合金或坡莫合金绕制而成；将硅钢片铁心的一端面与合金铁心的一端面相互合叠在一起形成一个整体的复合材料铁心。图8是理论分析绝缘隙铁心与闭合铁心磁化特性曲线理论对比图。

考虑如图9所示的被测半波电流，因为它是周期性信号，因此可以考虑电流互感器运行在稳态状态，即每个周期都是重复的工作状态。

图9所示的半波电流可以表示为：