不同电压等级下的Rogowski线圈电子式电流互感器的研究

第!"卷第

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变压器

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不同电压等级下的!"#"$%&’线圈

电子式电流互感器的研究

胡

娟，吴桂清，周有庆

（湖南大学电气与信息工程学院，湖南长沙!"##$%）

摘要：介绍了在(()&*、()&*两种不同电压等级下!"#"$%&’线圈电子式电流互感器端不同传感元件的绝缘

结构和有源积分器电源部分的设计，提出了对不同绝缘结构应采取的抗干扰措施。

关键词：电子式电流互感器；绝缘设计；抗干扰；研究中国分类号： +,-./!"#

文献标识码：0

文章编号：())(12-/.（/))/）()1))((1)3

(前言

随着高压与超高压电力系统中新的微机化测量

由于电磁感应，一!"#"$%&’线圈中间的一次导体时，

产生的磁场（安培次导体中电流的时间变率（5!65"）定律）会在线圈内产生感应电势#，#与5!65"成比例。由于#与!不是同相位，因此必须将信号经过积分器得到一个与!同相位且成比例的电压信号。电压信号经过067转换，变成数字信号后，再经过86

和快速保护装置的研制成功及逐步推广应用，现有的传统电磁式电流互感器（由于其输出功率大、4+）测量级与保护级分开、仅能输出模拟的电流信号等原因，已经不适应于新型微机化测量与保护装置的需要，因此，有必要开发研制新一代的以!"#"$%&’线圈作为电流传感元件的电子式电流互感器以满足需要。本文介绍了用于不同的电压等级下、不同传感元件的绝缘结构和有源积分器电源部分的设计，提出了对不同绝缘结构应采取的抗干扰措施。

9转换调制成光信号。利用光纤把信号传送至低电

位的二次回路，在二次回路再经过968光电变换，

对信号进行处理后，还原成电流信号，或者直接将数字信号送到上位机进行处理。

不同绝缘结构设计*"""

根据研究，!"#"$%&’线圈与一次导体可以采用两种不同的绝缘结构：（(）!"#"$%&’线圈与一次导体相连，其间的空气间隙不承受电压；（/）!"#"$%&’线圈与一次导体不相连，互相之间通过空气间隙绝缘。

以#$%$&’()线圈作为电流传感元件的电!"""

子式电流互感器的基本原理

电流传感元件为!"#"$%&’线圈的电子式电流互感器工作原理如图(所示。当被测电流通过位于

!"#"$%&’线圈与一次导体的绝缘结构如图/所

示。绝缘设计时通常要计算这邻近两点的电场强度。电流互感器必须耐受住工频耐受电压（含局部放电量不超过规定值）、操作冲击电压与雷电冲击电压的作用。由于在各种耐受电压中，对空气间隙而言，雷电冲击电压最严格，工程上最先考虑要耐受住雷电冲击电压。图/中，如选用第二种绝缘结构，$点雷电冲击电压下的场强计算式为：

空气绝缘）%:;&冲击!/&*6<<（

:式中，!:为$点场强的利用系数，!:(

=>（)*）+,(?=>)(@，其中);(A’，,(;.(B，((’!

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变压器

第!"卷

是可以选用第二种绝缘结构%+#$电压等级下，

的。因为空气间隙不大，另外积分器的有源电源也可简单。

高压端有源积分器的电源部分的不同设计!""

由于从567689#&线圈感应的电压与一次电流的相位角相差.+>（，选择有源积分器将-:*.?/"?0）其相位差校正。

-1%%%+#$电压下有源积分器馈电电源的设计

根据上面计算，%%+#$应选用第一种绝缘结构好。有源部分的电源由一个速饱和电流互感器饱和后感应的电压经过整流滤波后提供，如图/所示。由

图3

线圈的半径

567689#&线圈与一次导体的位置图

——567689#&#—

电流互感器原理，在速饱和电流互感器感应的电流：

——一次导体到567689#&线圈内径绝缘的距离$—

1

3:2

%1%"23:1%"23（2%:%）

当二次匝数23小时感应的电流大。速饱和电流互感器铁心饱和磁通密度：39’@:%"24。当39’@、%一定时，铁心横截面积4小易饱和，所以速饱和电流互感器的横截面积越小，匝数越小，就越容易饱和，稳定性就越高。

——线圈内径到一次导体的中心的距离，"%’—"%’:"%&;$

——一次导体和567689#&线圈内径最邻近的两点&、’—

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&点雷电冲击电压下的场强计算式为：

空气绝缘）%):!冲击!3#$"!!（

)式中，!)为&点场强的利用系数，!))

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通过场强计算，将场强控制在起始与熄灭局部放电允许场强以下。这样，567689#&线圈在长期工作电压、工频过电压与雷电冲击电压下不会因本身的放电而影响输出信号的准确度。表%列出了在

-13%+#$端有源积分器馈电电源的设计

由于电压等级低，为了实现对有源积分器的持续供电，可以采用比速饱和电流互感器简单的直流电源直接供电。为便于切换，将两组电池并联，保证更换一组电池时，另外一组电池能正常供电。如图-所示。

%%+#$和%+#$两种不同的工作电压下，选用第二种绝缘结构的一次导体和567689#&线圈表面的%。

由表%可知，在%%+#$时一次导体和567689#&

线圈之间的距离很大时才能使一次导体和线圈内径表面处的场强小于规定值。为保证输出信号的精度必须增加线圈的磁场强度，也就是要增加567689#&线圈的匝数才能提高性能。这样，材料消耗就多，在工程上是不可取的。当采用绝缘结构（，把一次导%）体与567689#&线圈的一个输出端等电位连接时，就解决了一次导体与线圈之间不采用大间隙的问题。在高压与低压之间的数据采用光纤传输，光纤同时又起到高压、低压之间电磁隔离和绝缘作用。

表%

抗干扰问题#"""

在%%+#$时，采用第一种绝缘结构。由于从线圈感应出来的是!$级的电压，信号较弱，需要采用

%%+#$和%+#$一次导体和567689#&线圈表面场强计算

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第!"期胡娟、吴桂清、周有庆：在不同电压等级下的!"#"$%&’绕组电子式电流互感器的研究!"

屏蔽装置抗外界的电磁干扰，整个高电压的微处理部分放在一个屏蔽罩里面。当然，屏蔽罩和积分器的参考电压都应该与外界等电位连接。在23@A时，采用第二种绝缘结构，高压端和低压端保持一定距离，可以用衰减系数小的双绞双屏蔽线而不经过BC

要求，选用合适的绝缘结构和有源积分器的电源设计，并选用不同的抗干扰方案。223@AE:0:F*@&线圈是采用与一次导体相连的绝缘结构，23@A时E:G

0:F*@&线圈与一次导体不相连，采用有空气间隙的

绝缘的结构。参考文献：

［邹积岩H一种新型光纤电流互感器的研究［2］段雄英，I］H

高电压技术-5333-5 …… 此处隐藏：2184字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……