CN102496446A - 零磁通直流电流互感器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种零磁通直流电流互感器，包括高压躯壳，高压躯壳内固定有支撑绝缘件，支撑绝缘件上设有线圈屏蔽体，线圈屏蔽体中包覆有二次线圈；一次绕组从二次线圈和线圈屏蔽体的几何中心穿过；所述二次线圈包括环形铁芯T1、环形铁芯T2和环形铁芯T3；环形铁芯T1上绕制成交流线圈N3；环形铁芯T2上绕绕制成激磁线圈N1，环形铁芯T3上绕绕制成激磁线圈N2。本发明型的一种零磁通直流电流互感器全程线性度好、精度高、频带宽、动态范围大。

Description

零磁通直流电流互感器

【技术领域】

本发明涉及高压直流电流测量领域，特别涉及一种零磁通直流电流互感器。

【背景技术】

高压直流输电在我国得到了快速发展，目前大多数的直流输电***中采用传统的电磁式直流电流互感器或直流电子式电流互感器。虽然在性能上基本满足测量要求，但其测量精度较低。而直流电子式电流互感器采用分流器采集直流电流信号，由于温度和制造工艺水平的影响，限制了分流器的精度。

【发明型内容】

本发明的目的是提供一种零磁通直流电流互感器，以解决上述技术问题。

为了解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种零磁通直流电流互感器，包括高压躯壳，高压躯壳内固定有支撑绝缘件，支撑绝缘件上设有线圈屏蔽体，线圈屏蔽体中包覆有二次线圈；一次绕组从二次线圈和线圈屏蔽体的几何中心穿过；所述二次线圈包括环形铁芯T1、环形铁芯T2和环形铁芯T3；环形铁芯T1上绕制成交流线圈N3；环形铁芯T2上绕制成激磁线圈N1，环形铁芯T3上绕制成激磁线圈N2。

所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2收容于磁屏蔽盒内；磁屏蔽盒的材质为硅钢。

所述环形铁芯T1、环形铁芯T2和环形铁芯T3几何尺寸相同，外径为420mm，内径为400mm，高度为10mm；环形铁芯T2和环形铁芯T3均由0.1mm厚的坡莫合金薄带卷绕制成，且磁性相同；环形铁芯T1用0.35mm厚的硅钢薄带卷绕制成。

所述激磁线圈N1均匀分布于环形铁芯T2上，激磁线圈N2均匀分布于环形铁芯T3上，激磁线圈N1和激磁线圈N2的绕制方式和匝数相同。

所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2同心叠放于磁屏蔽盒内，所述激磁线圈N1和激磁线圈N2按差动方式叠放于磁屏蔽盒内。

所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2外周各半叠包有一层绝缘纸；所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2外周共同半叠包有两层绝缘纸。

所述磁屏蔽盒外周绕制有补偿绕组W2，补偿绕组W2由直径1.0mm的漆包线绕而成，其匝数为6000匝。

所述激磁线圈N1、激磁线圈N2、交流线圈N3均由直径为0.5mm漆包线绕制而成，其匝数均为1500匝。

所述零磁通直流电流互感器还包括底座和瓷套绝缘子，所述瓷套绝缘子与所述高压躯壳和底座固定连接。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：本发明一种零磁通直流电流互感器通过以下方式来保证全程线性度好、精度高、频带宽、动态范围大等特点。①激磁铁心采用起始磁导率比较大的坡莫合金作为铁心材料和将铁心置于用0.35mm硅钢薄带卷制的屏蔽盒T5内，从而降低剩磁引起的磁性误差。②采用比例、积分、微分控制器及PID控制器计算出控制量并实施自动高速跟踪、调整，其进行动态平衡调整，使铁芯始终处于“动态零磁通状态”。③采用高增益和高的电压上升率的集成运算放大器。

【附图说明】

图1为本发明的外形结构示意图；

图2为本发明的二次线圈的结构示意图；

图3为本发明的原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明型做进一步详细描述。

请参阅图1所示，本发明零磁通直流电流互感器的底座7支撑瓷套绝缘子6，瓷套绝缘子6上固定有高压躯壳1，在高压躯壳1内装有支撑绝缘件5，支撑绝缘件5支撑线圈屏蔽3，二次线圈4用环氧胶固定在线圈屏蔽3内，一次绕组2从二次线圈4和线圈屏蔽3的几何中心穿过。支撑绝缘件5同时起着高低压绝缘作用。

请参阅图2所示，零磁通直流电流互感器二次线圈4，由三个绕组组成，激磁铁心T2(45)、激磁铁心T3(48)分别固定在保护盒46、49内，激磁线圈N1(47)绕在激磁铁心T2(45)外，激磁线圈N2(410)绕在激磁铁心T3(48)外，交流线圈N3(42)绕在交流铁心T1(41)外，三个线圈(47、410、42)都固定在由0.35mm硅钢片卷绕成的磁屏蔽盒T5中，T5磁屏蔽盒由上盖板43、内盖板44、下盖板411、外盖板412组成，上盖板43、内盖板44、下盖板411、外盖板412均由0.35mm厚的硅钢薄带卷制。

激磁铁心T2(45)和激磁铁心T3(48)几何尺寸相同，外径Φ420mm，内径Φ400mm，高度10mm。激磁铁心(45、48)由厚度0.1mm厚的坡莫合金薄带卷绕，同时要求磁性相同。激磁线圈N1(47)和激磁线圈N2(410)的绕组由直径Φ0.5mm漆包线分别绕1500匝。绕制时线圈均匀分布在整个铁心圆环上，两个铁心上的线圈绕法相同，匝数完全一样。用0.35mm厚的硅钢薄带卷绕交流铁心T1(41)，其外径为Φ400mm，内径为Φ380mm，高度为7mm。直径Φ0.5mm漆包线在交流铁心T1(41)上绕制绕组W1，绕组W1为1500匝，成交流线圈N3(42)。

在以上绕好的激磁线圈N1(47)、激磁线圈N2(410)及交流线圈N3(42)外面各半叠包一层绝缘纸，起绝缘保护作用，然后把这三个线圈按同心方式叠放在一起，其中两个激磁线圈N1(47)和激磁线圈N2(410)按差动方式叠放，把激磁线圈N1、激磁线圈N2和交流线圈N3三个线圈放入屏蔽盒T5中，在屏蔽盒T5的外面半叠包两层绝缘纸。最后在屏蔽盒T5的外层用Φ1.0mm的漆包线绕制补偿绕组W2，其匝数为6000匝。绕完后再半叠包两层绝缘纸。

请参阅图3所示，零磁通直流电流互感器包括三个环形铁心(T1、T2、T3)。激磁铁心T2和T3是一对磁特性和几何尺寸完全相同的磁环，W3和W4分别是T2和T3的激磁绕组。用对称的正弦波电流激磁，使激磁铁心T2和T3都进入深度饱和。激磁铁心T2和T3的绕组是这样连接的，即对于交流激磁绕组来说，其中一个铁心，总的直流磁通与交流磁通方向一致，而另一个铁心上，总的直流磁通与交流磁通方向相反。总的直流磁通是原边电流I1产生的磁通与平衡电流I2产生的磁通的代数和，即W1I1-W2I2。当铁心无直流激磁时，激磁电流所产生的磁通变化是对称的。当铁心有直流激磁时，激磁铁心T2和T3总的B-H曲线对称性受到破坏，产生偶次谐波。偶次谐波幅度和相位反映出直流磁场的大小和方向。两个铁心中的磁通，其中奇次谐波分量振幅相等，相位相同。而偶次谐波分量振幅相等，相位相反。W3和W4绕组同时也作检测绕组，由于这两个绕组是反向串联的，感应电压的奇次谐波相互抵消，而偶次谐波相互叠加，通过负载电阻的电流波形产生畸变。这个畸变电压经过电压放大器、带通滤波器、同步解调器、PID控制和功率放大器后转换成电流信号I2，送入平衡绕组W2，使其产生的磁通势与被测电流I1产生的磁通势进行比较，从而测定被测电流I1。

Claims (10)

1.一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，包括高压躯壳(1)，高压躯壳(1)内固定有支撑绝缘件(5)，支撑绝缘件(5)上设有线圈屏蔽体(3)，线圈屏蔽体(3)中包覆有二次线圈(4)；一次绕组(2)从二次线圈(4)和线圈屏蔽体(3)的几何中心穿过；所述二次线圈(4)包括环形铁芯T1、环形铁芯T2和环形铁芯T3；环形铁芯T1上绕有交流线圈N3；环形铁芯T2上绕有激磁线圈N1，环形铁芯T3上绕有激磁线圈N2。

2.如权利要求1所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2收容于磁屏蔽盒内；磁屏蔽盒的材质为硅钢。

3.如权利要求2所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述环形铁芯T1、环形铁芯T2和环形铁芯T3几何尺寸相同，外径为407mm，内径为393mm，高度为7mm；环形铁芯T2和环形铁芯T3均由0.1mm厚的坡莫合金薄带卷绕制成，且磁性相同；环形铁芯T1用0.35mm厚的硅钢薄带卷绕制成。

4.如权利要求3所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述激磁线圈N1均匀分布于环形铁芯T2上，激磁线圈N2均匀分布于环形铁芯T3上，激磁线圈N1和激磁线圈N2的绕制方式和匝数相同。

5.如权利要求4所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2同心叠放于磁屏蔽盒内，所述激磁线圈N1和激磁线圈N2按差动方式叠放于磁屏蔽盒内。

6.如权利要求5所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2外周各半叠包有一层绝缘纸；所述交流线圈N3、激磁线圈N1和激磁线圈N2外周共同半叠包有两层绝缘纸。

7.如权利要求5所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述磁屏蔽盒外周绕制有补偿绕组N4，补偿绕组N4由直径1.0mm的漆包线绕而成，其匝数为6000匝。

8.如权利要求1所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述激磁铁心T2、激磁铁心T3分别固定在第一保护盒(46)、第二保护盒(49)内。

9.如权利要求1所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述激磁线圈N1、激磁线圈N2均由直径为0.5mm漆包线绕制而成，其匝数均为1500匝。

10.如权利要求1至9中任一项所述一种零磁通直流电流互感器，其特征在于，所述零磁通直流电流互感器还包括底座(7)和瓷套绝缘子(6)，所述瓷套绝缘子(6)与所述高压躯壳(1)和底座(7)固定连接。

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