專利名稱：零磁通直流電流互感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓直流電流測量領(lǐng)域，特別涉及一種零磁通直流電流互感器。背景技術(shù)：
高壓直流輸電在我國得到了快速發(fā)展，目前大多數(shù)的直流輸電系統(tǒng)中采用傳統(tǒng)的電磁式直流電流互感器或直流電子式電流互感器。雖然在性能上基本滿足測量要求，但其測量精度較低。而直流電子式電流互感器采用分流器采集直流電流信號，由于溫度和制造工藝水平的影響，限制了分流器的精度。發(fā)明型內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種零磁通直流電流互感器，以解決上述技術(shù)問題。為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種零磁通直流電流互感器，包括高壓軀殼，高壓軀殼內(nèi)固定有支撐絕緣件，支撐絕緣件上設(shè)有線圈屏蔽體，線圈屏蔽體中包覆有二次線圈；一次繞組從二次線圈和線圈屏蔽體的幾何中心穿過；所述二次線圈包括環(huán)形鐵芯Tl、環(huán)形鐵芯T2和環(huán)形鐵芯T3 ；環(huán)形鐵芯Tl上繞制成交流線圈N3 ；環(huán)形鐵芯T2上繞制成激磁線圈Ni，環(huán)形鐵芯T3上繞制成激磁線圈N2。所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2收容于磁屏蔽盒內(nèi)；磁屏蔽盒的材質(zhì)為硅鋼。所述環(huán)形鐵芯Tl、環(huán)形鐵芯T2和環(huán)形鐵芯T3幾何尺寸相同，外徑為420mm，內(nèi)徑為400mm，高度為IOmm ；環(huán)形鐵芯T2和環(huán)形鐵芯T3均由0. Imm厚的坡莫合金薄帶卷繞制成，且磁性相同；環(huán)形鐵芯Tl用0. 35mm厚的硅鋼薄帶卷繞制成。所述激磁線圈m均勻分布于環(huán)形鐵芯T2上，激磁線圈N2均勻分布于環(huán)形鐵芯T3 上，激磁線圈m和激磁線圈N2的繞制方式和匝數(shù)相同。所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2同心疊放于磁屏蔽盒內(nèi)，所述激磁線圈m和激磁線圈N2按差動方式疊放于磁屏蔽盒內(nèi)。所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2外周各半疊包有一層絕緣紙；所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2外周共同半疊包有兩層絕緣紙。所述磁屏蔽盒外周繞制有補(bǔ)償繞組W2，補(bǔ)償繞組W2由直徑1. Omm的漆包線繞而成，其匝數(shù)為6000匝。所述激磁線圈Ni、激磁線圈N2、交流線圈N3均由直徑為0. 5mm漆包線繞制而成， 其匝數(shù)均為1500匝。所述零磁通直流電流互感器還包括底座和瓷套絕緣子，所述瓷套絕緣子與所述高壓軀殼和底座固定連接。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明一種零磁通直流電流互感器通過以下方式來保證全程線性度好、精度高、頻帶寬、動態(tài)范圍大等特點(diǎn)。①激磁鐵心采用起始磁導(dǎo)率比較大的坡莫合金作為鐵心材料和將鐵心置于用0. 35mm硅鋼薄帶卷制的屏蔽盒T5內(nèi)，從而降低剩磁引起的磁性誤差。②采用比例、積分、微分控制器及PID控制器計算出控制量并實(shí)施自動高速跟蹤、調(diào)整，其進(jìn)行動態(tài)平衡調(diào)整，使鐵芯始終處于“動態(tài)零磁通狀態(tài)”。③采用高增益和高的電壓上升率的集成運(yùn)算放大器。

圖1為本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的二次線圈的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的原理圖。
具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明型做進(jìn)一步詳細(xì)描述。請參閱圖1所示，本發(fā)明零磁通直流電流互感器的底座7支撐瓷套絕緣子6，瓷套絕緣子6上固定有高壓軀殼1，在高壓軀殼1內(nèi)裝有支撐絕緣件5，支撐絕緣件5支撐線圈屏蔽3，二次線圈4用環(huán)氧膠固定在線圈屏蔽3內(nèi)，一次繞組2從二次線圈4和線圈屏蔽3 的幾何中心穿過。支撐絕緣件5同時起著高低壓絕緣作用。請參閱圖2所示，零磁通直流電流互感器二次線圈4，由三個繞組組成，激磁鐵心T2GO、激磁鐵心T3 08)分別固定在保護(hù)盒46、49內(nèi)，激磁線圈m 07)繞在激磁鐵心T2 05)外，激磁線圈N2 (410)繞在激磁鐵心T3 (48)外，交流線圈N3 (42)繞在交流鐵心 Tl (41)外，三個線圈(47、410、42)都固定在由0. 35mm硅鋼片卷繞成的磁屏蔽盒T5中，T5 磁屏蔽盒由上蓋板43、內(nèi)蓋板44、下蓋板411、外蓋板412組成，上蓋板43、內(nèi)蓋板44、下蓋板411、外蓋板412均由0. 35mm厚的硅鋼薄帶卷制。激磁鐵心T2 (45)和激磁鐵心T3 (48)幾何尺寸相同，外徑Φ420mm,內(nèi)徑Φ400mm, 高度10mm。激磁鐵心G5、48)由厚度0. Imm厚的坡莫合金薄帶卷繞，同時要求磁性相同。 激磁線圈m (47)和激磁線圈N2 01O)的繞組由直徑Φ0. 5mm漆包線分別繞1500匝。繞制時線圈均勻分布在整個鐵心圓環(huán)上，兩個鐵心上的線圈繞法相同，匝數(shù)完全一樣。用0. 35mm 厚的硅鋼薄帶卷繞交流鐵心Tl (41)，其外徑為Φ400mm，內(nèi)徑為Φ 380mm，高度為7mm。直徑 Φ0. 5mm漆包線在交流鐵心Tl Gl)上繞制繞組Wl，繞組Wl為1500匝，成交流線圈N3 02)。在以上繞好的激磁線圈Nl (47)、激磁線圈N2(410)及交流線圈N3 02)外面各半疊包一層絕緣紙，起絕緣保護(hù)作用，然后把這三個線圈按同心方式疊放在一起，其中兩個激磁線圈和激磁線圈N2(410)按差動方式疊放，把激磁線圈Ni、激磁線圈N2和交流線圈N3三個線圈放入屏蔽盒T5中，在屏蔽盒T5的外面半疊包兩層絕緣紙。最后在屏蔽盒 T5的外層用Φ1. Omm的漆包線繞制補(bǔ)償繞組W2，其匝數(shù)為6000匝。繞完后再半疊包兩層絕緣紙。請參閱圖3所示，零磁通直流電流互感器包括三個環(huán)形鐵心(Τ1、Τ2、Τ;3)。激磁鐵心Τ2和Τ3是一對磁特性和幾何尺寸完全相同的磁環(huán)，W3和W4分別是Τ2和Τ3的激磁繞組。用對稱的正弦波電流激磁，使激磁鐵心Τ2和Τ3都進(jìn)入深度飽和。激磁鐵心Τ2和Τ3 的繞組是這樣連接的，即對于交流激磁繞組來說，其中一個鐵心，總的直流磁通與交流磁通方向一致，而另一個鐵心上，總的直流磁通與交流磁通方向相反?？偟闹绷鞔磐ㄊ窃呺娏?Il產(chǎn)生的磁通與平衡電流12產(chǎn)生的磁通的代數(shù)和，即W1I1-W2I2。當(dāng)鐵心無直流激磁時，激磁電流所產(chǎn)生的磁通變化是對稱的。當(dāng)鐵心有直流激磁時，激磁鐵心T2和T3總的B-H 曲線對稱性受到破壞，產(chǎn)生偶次諧波。偶次諧波幅度和相位反映出直流磁場的大小和方向。 兩個鐵心中的磁通，其中奇次諧波分量振幅相等，相位相同。而偶次諧波分量振幅相等，相位相反。W3和W4繞組同時也作檢測繞組，由于這兩個繞組是反向串聯(lián)的，感應(yīng)電壓的奇次諧波相互抵消，而偶次諧波相互疊加，通過負(fù)載電阻的電流波形產(chǎn)生畸變。這個畸變電壓經(jīng)過電壓放大器、帶通濾波器、同步解調(diào)器、PID控制和功率放大器后轉(zhuǎn)換成電流信號12，送入平衡繞組W2，使其產(chǎn)生的磁通勢與被測電流Il產(chǎn)生的磁通勢進(jìn)行比較，從而測定被測電流II。
權(quán)利要求
1.一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，包括高壓軀殼(1)，高壓軀殼(1)內(nèi)固定有支撐絕緣件(5)，支撐絕緣件(5)上設(shè)有線圈屏蔽體(3)，線圈屏蔽體(3)中包覆有二次線圈⑷；一次繞組⑵從二次線圈⑷和線圈屏蔽體⑶的幾何中心穿過；所述二次線圈 (4)包括環(huán)形鐵芯Tl、環(huán)形鐵芯T2和環(huán)形鐵芯T3 ；環(huán)形鐵芯Tl上繞有交流線圈N3 ；環(huán)形鐵芯T2上繞有激磁線圈Ni，環(huán)形鐵芯T3上繞有激磁線圈N2。
2.如權(quán)利要求1所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2收容于磁屏蔽盒內(nèi)；磁屏蔽盒的材質(zhì)為硅鋼。
3.如權(quán)利要求2所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述環(huán)形鐵芯Tl、環(huán)形鐵芯T2和環(huán)形鐵芯T3幾何尺寸相同，外徑為407mm，內(nèi)徑為393mm，高度為7mm ；環(huán)形鐵芯T2和環(huán)形鐵芯T3均由0. Imm厚的坡莫合金薄帶卷繞制成，且磁性相同；環(huán)形鐵芯Tl用 0. 35mm厚的硅鋼薄帶卷繞制成。
4.如權(quán)利要求3所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述激磁線圈m均勻分布于環(huán)形鐵芯T2上，激磁線圈N2均勻分布于環(huán)形鐵芯T3上，激磁線圈m和激磁線圈N2 的繞制方式和匝數(shù)相同。
5.如權(quán)利要求4所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2同心疊放于磁屏蔽盒內(nèi)，所述激磁線圈m和激磁線圈N2按差動方式疊放于磁屏蔽盒內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2外周各半疊包有一層絕緣紙；所述交流線圈N3、激磁線圈m和激磁線圈N2外周共同半疊包有兩層絕緣紙。
7.如權(quán)利要求5所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述磁屏蔽盒外周繞制有補(bǔ)償繞組N4，補(bǔ)償繞組N4由直徑1. Omm的漆包線繞而成，其匝數(shù)為6000匝。
8.如權(quán)利要求1所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述激磁鐵心T2、激磁鐵心T3分別固定在第一保護(hù)盒(46)、第二保護(hù)盒09)內(nèi)。
9.如權(quán)利要求ι所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述激磁線圈m、激磁線圈N2均由直徑為0. 5mm漆包線繞制而成，其匝數(shù)均為1500匝。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述一種零磁通直流電流互感器，其特征在于，所述零磁通直流電流互感器還包括底座(7)和瓷套絕緣子(6)，所述瓷套絕緣子(6)與所述高壓軀殼⑴和底座(7)固定連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種零磁通直流電流互感器，包括高壓軀殼，高壓軀殼內(nèi)固定有支撐絕緣件，支撐絕緣件上設(shè)有線圈屏蔽體，線圈屏蔽體中包覆有二次線圈；一次繞組從二次線圈和線圈屏蔽體的幾何中心穿過；所述二次線圈包括環(huán)形鐵芯T1、環(huán)形鐵芯T2和環(huán)形鐵芯T3；環(huán)形鐵芯T1上繞制成交流線圈N3；環(huán)形鐵芯T2上繞繞制成激磁線圈N1，環(huán)形鐵芯T3上繞繞制成激磁線圈N2。本發(fā)明型的一種零磁通直流電流互感器全程線性度好、精度高、頻帶寬、動態(tài)范圍大。
文檔編號H01F38/30GK102496446SQ20111038791
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者何虎, 侯彥杰, 曾林翠, 李亮亮, 蒿柯成 申請人:中國西電電氣股份有限公司