论文部分内容阅读
摘要：为提高电能计量装置的精度，分别采用超微晶铁芯和普通硅钢片材料绕制计量电流互感器，通过实验对其性能进行测试，结果发现超微晶铁芯电流互感器在线性和测量精度上均优于硅钢片材料，为工程和计量部门提供了参考。
关键词：超微晶；硅钢片；电流互感器；计量
CHEN Yu， ZHANG Li-xing
（TangShan Power supply company sales department，TangShan 063000，Hebei Province， China）
ABSTRACT： In order to improve the accurate of electric energy measurement devises， a current instrument transformers of electric energy measurement is made of ultra-crystalline and another made of silicon steel sheet. Their characteristics of line and sensitivity are tested by experiment. Experimental results show that the line and accurate characteristics of ultra-crystalline are all better than silicon steel sheet. This provides references for departments of engineering and measurement.
KEY WORDS： ultra-crystalline； silicon steel sheet； current instrument transformer； measurement
0 引言
测量型高压电流互感器，将高压电流转换为低压电流，或将电压较低的强大电流转换为电压较低的小电流。对仪表和继电保护装置进行供电，同时把二者与高压电器分隔。测量型高压电流互感器是专门为仪表、积分仪表以及其它类似的电器提供电流的电流互感器。在任何能量的传递过程中，都有损耗，电流互感器也不例外，当一次电流通过互感器的一次线圈时，必须要消耗一小部分电流用来激磁，激磁就是使铁芯有磁性，这样二次线圈才能产生互感应电动势，也才能有二次电流。如果电流互感器没有误差，那么一次安匝等于二次安匝，但实际上由于铁芯要消耗激磁安匝，这个激磁安匝由一次安匝中提供，在一次安匝中要扣去激磁安匝后，才能传递到二次安匝，因此这时二次安匝就不等于一次安匝了，所以电流互感器也就有了误差。很明显，电流互感器的误差就是由铁芯所消耗的激磁安匝引起的。电流互感器是电能计量的关键设备，也是影响计量精度的主要因素之一[1-4]，电流互感器在饱和或者出现剩磁现象的时候，注入的电能计量装置的电流就会产生畸变，畸变的形状具体为波形，此时会对计量电能产生非常重要的影响[5]。通过建立电流互感器的数学模型，并利用暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对电流互感器的运行特性的分析，揭示了暂态饱和是电流互感器产生误差的主要原因[6]。
铁芯是电流互感器的核心部件，传统的铁芯大多采用硅钢片材料，上世纪末，美日等国先后采用超微晶铁芯代替硅钢片，使计量仪表有了质的飞跃，超微晶合金是一种新型的软磁台金材料，具有优越的综合电磁性能，形成了近年来超微晶合金材料应用研究和超微晶器件的开发热潮，体积小、性能高、价格低廉的超微晶电磁器件已开始逐步取代传统的硅钢、坡莫台金、铁氧体、非晶态等电磁器件用于电力系统的诸多领域.并取碍了良好的经济效益[7，8]。本文就超微晶铁芯和硅钢片铁芯电流互感器进行实验研究，揭示超微晶铁芯材料的具体优势所在。
1 实验设备
实验设备主要包括三相程控标准功率源（XL803S）1台，如图1所示，高精度数字万用表（DM3061）1台，如图2所示。
采用内经80mm，外径110mm，高度30mm的超微晶材料圆环，绕制50： 5的电流互感器，一次绕组导线截面积2×10mm2，二次侧绕组截面积1.5mm2。如图3所示。采用采用内经80mm，外径110mm，高度60mm的硅钢片材料圆环绕制同样规格的电流互感器，如图4所示。
2互感器线性与精度对比实验
实验中，统一在互感器次级连接一个5Ω的假负载，利用标准功率源向互感器初级注入50Hz的正弦波电流，利用高精度台式万用表监测次级输出电压信号。在1A以下二者的测量结果如表1所示。1A～5A段二者测量结果如表2所示。
从表1和表2的测量结果看，采用超微晶材料铁芯制作的电流互感器在负荷5A以下时，无论是线性度还是精度都远远优于硅钢片材料的互感器。另外，通过实验我们发现当测量10A以上的电流负荷时，二者的线性度较为接近。测量结果表明在小负荷情况下，采用超微晶铁芯电流互感器的电能计量精度高，可以做到0.1级的精度，而采用硅钢片材料的铁芯最高精度只能做到0.5级。
3 结论
通过对超微晶和硅钢片两种材料电流互感器的实验测试对比，发现在小负荷情况下，超微晶电流互感器线性度和精度都远高于硅钢片电流互感器。利用超微晶材料可以设计高精度的电能计量装置（0.1级），而利用硅钢片材料制作电流互感器，最高精度也只能做到0.5级。
参考文献
[1] 赵聪颖，张世建， 电能计量装置常见差错及装置[J]，农村电气化，2003，（5）： 40-41.
[2] 魏建云，对电能计量用电流互感器配置的研究[J]，电力系统装备，2007，11（12）： 66-69.
[3] 徐敏锐，互感器误差现场检测及其影响因素分析[J]， 江苏电机工程，2011，30（6）： 48-51.
[4] 杨峰， 电流互感器对电能计量的影响[J]， 黑龙江电力，2007， 29（6）：415-418.
[5] 游燕，浅析电流互感器对电能计量影响作用，科技向导[J]，2012，5：366.
[6] 陈黎来， 电流互感器对电能计量的影响， 电力自动化设备[J]，2011，31（1）：138-141。
[7] 冯挹，张其政，制作高频大功率变压器用非晶或超微晶铁芯的交错对接工艺[J]， 电力变压器技术，1996，12（4）：26-28.
[8] 丘渝青，李映雪，微晶电感铁芯的研究，金属功能材料，1996，12（4）：192-194。
作者简介：
陈宇：（1976-），男，主要研究方向电力系统生产及营销管理，防窃电高压预付费计量等领域。
关键词：超微晶；硅钢片；电流互感器；计量
CHEN Yu， ZHANG Li-xing
（TangShan Power supply company sales department，TangShan 063000，Hebei Province， China）
ABSTRACT： In order to improve the accurate of electric energy measurement devises， a current instrument transformers of electric energy measurement is made of ultra-crystalline and another made of silicon steel sheet. Their characteristics of line and sensitivity are tested by experiment. Experimental results show that the line and accurate characteristics of ultra-crystalline are all better than silicon steel sheet. This provides references for departments of engineering and measurement.
KEY WORDS： ultra-crystalline； silicon steel sheet； current instrument transformer； measurement
0 引言
测量型高压电流互感器，将高压电流转换为低压电流，或将电压较低的强大电流转换为电压较低的小电流。对仪表和继电保护装置进行供电，同时把二者与高压电器分隔。测量型高压电流互感器是专门为仪表、积分仪表以及其它类似的电器提供电流的电流互感器。在任何能量的传递过程中，都有损耗，电流互感器也不例外，当一次电流通过互感器的一次线圈时，必须要消耗一小部分电流用来激磁，激磁就是使铁芯有磁性，这样二次线圈才能产生互感应电动势，也才能有二次电流。如果电流互感器没有误差，那么一次安匝等于二次安匝，但实际上由于铁芯要消耗激磁安匝，这个激磁安匝由一次安匝中提供，在一次安匝中要扣去激磁安匝后，才能传递到二次安匝，因此这时二次安匝就不等于一次安匝了，所以电流互感器也就有了误差。很明显，电流互感器的误差就是由铁芯所消耗的激磁安匝引起的。电流互感器是电能计量的关键设备，也是影响计量精度的主要因素之一[1-4]，电流互感器在饱和或者出现剩磁现象的时候，注入的电能计量装置的电流就会产生畸变，畸变的形状具体为波形，此时会对计量电能产生非常重要的影响[5]。通过建立电流互感器的数学模型，并利用暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对电流互感器的运行特性的分析，揭示了暂态饱和是电流互感器产生误差的主要原因[6]。
铁芯是电流互感器的核心部件，传统的铁芯大多采用硅钢片材料，上世纪末，美日等国先后采用超微晶铁芯代替硅钢片，使计量仪表有了质的飞跃，超微晶合金是一种新型的软磁台金材料，具有优越的综合电磁性能，形成了近年来超微晶合金材料应用研究和超微晶器件的开发热潮，体积小、性能高、价格低廉的超微晶电磁器件已开始逐步取代传统的硅钢、坡莫台金、铁氧体、非晶态等电磁器件用于电力系统的诸多领域.并取碍了良好的经济效益[7，8]。本文就超微晶铁芯和硅钢片铁芯电流互感器进行实验研究，揭示超微晶铁芯材料的具体优势所在。
1 实验设备
实验设备主要包括三相程控标准功率源（XL803S）1台，如图1所示，高精度数字万用表（DM3061）1台，如图2所示。
采用内经80mm，外径110mm，高度30mm的超微晶材料圆环，绕制50： 5的电流互感器，一次绕组导线截面积2×10mm2，二次侧绕组截面积1.5mm2。如图3所示。采用采用内经80mm，外径110mm，高度60mm的硅钢片材料圆环绕制同样规格的电流互感器，如图4所示。
2互感器线性与精度对比实验
实验中，统一在互感器次级连接一个5Ω的假负载，利用标准功率源向互感器初级注入50Hz的正弦波电流，利用高精度台式万用表监测次级输出电压信号。在1A以下二者的测量结果如表1所示。1A～5A段二者测量结果如表2所示。
从表1和表2的测量结果看，采用超微晶材料铁芯制作的电流互感器在负荷5A以下时，无论是线性度还是精度都远远优于硅钢片材料的互感器。另外，通过实验我们发现当测量10A以上的电流负荷时，二者的线性度较为接近。测量结果表明在小负荷情况下，采用超微晶铁芯电流互感器的电能计量精度高，可以做到0.1级的精度，而采用硅钢片材料的铁芯最高精度只能做到0.5级。
3 结论
通过对超微晶和硅钢片两种材料电流互感器的实验测试对比，发现在小负荷情况下，超微晶电流互感器线性度和精度都远高于硅钢片电流互感器。利用超微晶材料可以设计高精度的电能计量装置（0.1级），而利用硅钢片材料制作电流互感器，最高精度也只能做到0.5级。
参考文献
[1] 赵聪颖，张世建， 电能计量装置常见差错及装置[J]，农村电气化，2003，（5）： 40-41.
[2] 魏建云，对电能计量用电流互感器配置的研究[J]，电力系统装备，2007，11（12）： 66-69.
[3] 徐敏锐，互感器误差现场检测及其影响因素分析[J]， 江苏电机工程，2011，30（6）： 48-51.
[4] 杨峰， 电流互感器对电能计量的影响[J]， 黑龙江电力，2007， 29（6）：415-418.
[5] 游燕，浅析电流互感器对电能计量影响作用，科技向导[J]，2012，5：366.
[6] 陈黎来， 电流互感器对电能计量的影响， 电力自动化设备[J]，2011，31（1）：138-141。
[7] 冯挹，张其政，制作高频大功率变压器用非晶或超微晶铁芯的交错对接工艺[J]， 电力变压器技术，1996，12（4）：26-28.
[8] 丘渝青，李映雪，微晶电感铁芯的研究，金属功能材料，1996，12（4）：192-194。
作者简介：
陈宇：（1976-），男，主要研究方向电力系统生产及营销管理，防窃电高压预付费计量等领域。