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返回导体对电流互感器复合误差的影响及减少影响的措施4987铁算盘

2019-11-21  admin  阅读:

 

 

  作者介绍了电流互感器结构内部存在的返回导体,以及返回导体对电流互感器复合误差的影响,并提出减少影响采用的措施。

  本文研究的返回导体是指电流互感器的结构本身实际存在的“返回导体”,电流互感器二次绕组的复合误差实测值往往大于设计值, 甚至超过标准限值, 其主要原因就是返回导体的影响。为减少互感器结构本身的返回导体的影响,可采用二次线匝不均匀分布的方法,必要时可采用附加屏蔽绕组。

  返回导体的形成及返回导体中电流产生的磁场对二次绕组复合误差的影响(计算略)

  电流互感器存在返回导体时,一次磁场不再是分布均匀的同心圆族, 可能会出现局部磁场集中, 破坏了铁心磁场的均匀性,从而对复合误差造成影响。

  U形一次绕组有两根引线,若环形二次绕组套装在一根引线上,另一根引线和环部导体就是返回导体。由于返回导体中的电流产生的磁通经过铁心,靠近返回导体一侧的铁心的磁密增加,远离返回导体一侧的铁心的磁密减少,使得铁心各段的磁密不等。

  因为这种外磁场产生的磁通路径大部分通过空气或其它非磁性介质,铁心磁路只是极小一段,所以其磁感应强度与空气或其它非磁性介质的磁导率成正比,而且磁力线与二次绕组相链,在正常工作情况下是使二次漏抗增加的漏磁。电流互感器在额定电流左右工作时磁化曲线接近于线性, 在这种情况下,测量级的误差和保护级的额定电流误差实测值与计算值基本吻合。

  图1磁化曲线及计算得知,在电流互感器的二次负荷及其它参数已定的情况下, 电流互感器在额定电流左右工作时,铁心磁通磁密处在磁化曲线的直线段,磁导率和磁通磁密呈线性增长,所以二次绕组额定电流误差实测值与计算值基本吻合。

  但当一次电流增长到一定值以后,即在大的过电流情况下,随着磁通磁密进入饱和,磁通磁密增加,导磁率下降很快,误差迅速增大,这可能会造成误差超过限值,在此情况下, 随着靠近返回导体一侧的铁心磁通磁密的加大,即局部磁场很强,所以会出现实测值与计算值的明显差别。当实际一次电流低于额定值时,磁通磁密和磁导率下降,但此时磁导率下降更快,所以也会出现实测值与计算值的明显差别。

  受返回导体影响,如果二次绕组的线匝均匀分布,则铁心磁通会不均匀, 复合误差很大, 实测值和常规计算值的差别很大。采用非均匀分布二次绕组的方法可改善铁心磁通分布, 使其达到近乎均匀, 复合误差很小, 实测值与计算值接近,从而降低了返回导体的影响。

  互感器内部返回导体与铁心的相对位置是固定的,如能在紧靠铁心附近建立与返回导体磁势反相的磁势,即可抵消返回导体磁势。根据毕奥—萨伐尔定律,电流在空间某一点产生的磁场的强弱与其间的距离成反比,可知离铁心近,所需的反磁势就小。

  采用二次线匝不均匀分布的方法即可以起这一作用,把本来均匀分布的二次线匝在靠近返回导体侧的铁心段上多绕一些,在远离返回导体侧的铁心段上少绕一些,此时返回导体侧铁心段的二次磁势大于正常均匀分布时的磁势,产生的磁通在这一段铁心中与返回导体引线的影响磁通方向相反,从而抵消其一部分作用。

  二次绕组之间也会互相影响,可能导致误差变大。绕组之间的磁场的磁力线方向相同,可产生叠加,如果两个绕组之间磁场分布不均匀,叠加的结果可能打破二次绕组铁心磁通分布均匀状况,致使实测值与计算值误差变大。

  为避免这种情况,要采用二次绕组安装时线匝较密的一侧对应另一个二次绕组的较密侧,较稀疏侧对应较稀疏侧。相邻两个绕组相邻处导线间间隙较大,会产生较大漏磁,可采用绕组间使用纸圈来弱化漏磁影响。

  由于TPY绕组有气隙,这里产生的漏磁较大,为了避免漏磁的影响,可采用磁导率低的纸圈来减小这种影响,二次绕组之间可增加纸圈来降低漏磁的影响。另外,TPY绕组两处气隙处磁势较弱且产生漏磁,安装时要与U形一次绕组轴线°,以降低及平衡漏磁的影响。

  屏蔽绕组的主要作用是保护电流互感器中的环形铁心避免受到外界杂散磁通的影响。屏蔽绕组是在互感器铁心上另外绕制的若干个成对的绕组,通常采用匝数相等、绕制方向相反的两对屏蔽绕组的方案,每对绕组反极性串联在一起。

  它们的匝数,绕向和联结方式使其在大电流互感器中产生一个与杂散磁场(由外电流在铁心中产生的磁场) 大小相同、方向相反的泄漏磁场,以抵消杂散磁场的影响。杂散磁通较高一段的屏蔽绕组感应的电势高于另一段,屏蔽绕组内流过平衡电流,此电流使杂散磁通较高一段去磁,杂散磁通较低一段增磁,以达到相差很小接衡的程度,所以也叫平衡绕组。

  设计屏蔽绕组必须遵循以下原则:环形铁心中的最大磁感应强度就最小,屏蔽效果最好;屏蔽绕组中的电流要保持较小的水平;外层绕组的局部温升最小;所有屏蔽绕组中的电流分布要保持均匀;屏蔽绕组匝数尽可能少。

  电流互感器返回导体的影响, 是测量级和保护级复合误差不合格的根本原因,返回导体的存在使一次磁场局部集中, 以致常规结构绕组的铁心磁通分布不均匀, 复合误差特性大为劣化,要想减少返回导体对复合误差的的影响,4987铁算盘开奖。就要想办法使绕组的铁心磁通分布均匀。