[发明专利]一种宽量程电流互感器及气隙长度计算方法

说明书

技术领域

本发明属于电流互感器领域，尤其涉及一种通过改变铁芯气隙长度拓宽电流互感器量程的结构及其设计方法。

背景技术

电流互感器广泛应用于电力系统发电、输电、变电、配各环节的电能计量中，将一次侧的大电流转化为统一的二次侧小电流，其性能的优劣极大地影响计量和测控的准确性。由于电网不同地点、不同时间段的电流大小悬殊、从几安到几万安不等，为了便于测量、保护和控制，电流互感器往往需要根据测量的一次电流范围不同制定不同的变比，从而使得二次电流在规定范围之内。

若不考虑铁芯饱和，一次侧电流与二次侧电流之比与一、二次绕组匝数成反比。因此，传统的电流互感器往往在二次绕组不同位置处设置多个抽头，以便于针对不同测量对象选用不同的变比。然而在实际中，受到铁芯材料等因素的制约，固定铁芯结构的电流互感器往往难以同时保证大电流变比和小电流变比时其量测工作点都处于铁芯磁密的线性区，从而导致测量结果不准确，影响测量精度。研究分析可知，当铁芯磁密过小或接近饱和时，电流互感器的工作点都可能进入铁芯非线性特性区域，不仅使得二次电流波形发生畸变，而且电流幅值也会受到影响，产生较大误差。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种宽量程电流互感器及气隙长度计算方法，可通过调节气隙长度保证一次电流最大时铁芯磁通密度仍不超过饱和值，铁芯特性始终位于线性区域内。

为解决上述技术问题，本发明提供一种宽量程电流互感器，包括一次绕组、二次绕组和铁芯，所述铁芯由固定铁芯和活动铁芯构成，所述活动铁芯从互感器上抽离形成气隙。

优选地，所述活动铁芯包括至少1块活动铁芯单元，所述活动铁芯单元从互感器上抽离形成气隙。

优选地，所述活动铁芯单元个数为电流互感器量程个数减1，其中电流互感器量程个数至少为2。

一种宽量程电流互感器气隙长度计算方法，包括以下步骤：

步骤一，根据铁芯的周长L_t计算出气隙长度g与固定铁芯长度L_f和活动铁芯长度L_a关系：

L_t＝L_f+L_a+g＝πD

其中，D为铁芯的直径；

步骤二，电流互感器一次电流量程为0～I_{1_max}，铁芯材料在非饱和区域允许的最大磁通密度为B_max，且在0～B_max范围之内，铁芯的相对磁导率为μ_r，则气隙长度g为：