第３９卷第７期 ２００２年７月 盘氇 ’ Ｖｏ１Ｊ．３９ Ｎｏ．７ ｕｌｙ ２００２ 消除漏磁对电流互感器准确级精度影响的方法 魏朝晖 ，尹世安２，曹雪良２ （１．沈阳变压器研究所，辽宁沈阳１ １０１７９；２．沈阳沈变互感器制造有限公司，辽宁沈阳１ １０１３５） １ 前言 晶合金材料。在其制造过程中，每个二次绕组进行单 近年来，随着电力事业的不断发展，电力部门对 独试验和将二次绕组与一次绕组装到一起进行半成 品试验时，各二次绕组的误差均小于相应准确级的 限值要求，而当将组装好的一、二次绕组装到油箱中 再进行试验时，其中的０．２级在ｌ２０％额定电流点的 电流互感器产品测量精度的要求也越来越高。于是， 在电流互感器的设计制造过程中采用了一些高导磁 材料——微晶合金（或坡莫合金）。但在采用这些材 料的过程中，偶尔会出现一种怪现象，即在半成品试 误差，半数以上产品出现了超出相应准确级限值要 求的现象，个别的１００％额定电流点的误差也出现 验中二次绕组的准确级精度合格，但到成品试验时 有个别二次绕组准确级精度超出规定限值。这种现 象引起了我们对电流互感器中漏磁场对二次绕组准 了超出相应准确级限值要求的现象，尤其是将油箱 上面的法兰安装上以后，误差超出相应准确级限值 要求的现象更为严重。 ３误差超出限值的原因分析 确级精度影响的关注。电流互感器中的漏磁场，就是 流经其一次绕组的电流所产生的不能使二次绕组感 应出相应电流的那一小部分磁场。 ２误差超标限值的实例 一首先，我们从铁心的设计计算数据和试验数据 人手来查找原因。 在铁心的设计计算数据中，我们发现０．２级二 次绕组的１２０％额定电流下和５Ｐ（１ＯＰ）级二次绕组 次绕组为“Ｕ”形的传统正立式结构电流互感 器产品基本结构如图ｌ所示。６号位置为０．２级测量 用二次绕组，ｌ一５号位置均为５Ｐ级保护用二次绕 组，其中０．２级测量用二次绕组的铁心采用的是微 在额定准确限值系数下的铁心磁通密度，均接近饱 和点（即磁化曲线中的拐点）。 在铁心的试验数据中，我们发现合格的二次绕 组的Ｖ—Ａ曲线均明显好于设计计算数据，而不合格 的二次绕组的Ｖ—Ａ曲线均接近于设计计算数据（但 处于合格范围内）。 我们再从制造及结构方面来查找原因。 在每个二次绕组进行单独试验和将二次绕组与 一次绕组装到一起进行半成品试验时，各二次绕组 的误差均小于相应准确级的限值要求，而当将组装 好的一、二次绕组装到油箱中再进行试验时，其中的 二次绕组的Ｖ—Ａ曲线均接近于设计计算数据的，在 铁心磁通密度接近饱和点处出现了超出相应准确级 限值要求的现象，尤其是将油箱上面的法兰安装上 以后，误差超出相应准确级限值要求的现象更为严 重，而且这种现象只在传统的正立式结构电流互感 器产品中出现。 综合以上分析，认为产品的结构问题是造成误 差超出限值的最主要原因。由于传统的正立式电流 互感器产品采用的是“Ｕ”形一次绕组，它在有电流 图１传统的正立式电流互感器基本结构图 通过时，其环部导体和不穿过二次绕组铁心的另一 第７期 魏朝晖、尹世安、曹雪良：消除 堕 皇 至壁堂 銎堡壁墅堕望 鎏 ４．３分段绕线法 侧的返回导体产生的磁场对二次绕组铁心的影响是 至关重要的，它改变了铁心中局部的磁通密度。当铁 心中的磁通密度达到饱和且磁力线有合适的通路 时，就会产生严重的漏磁。前面所举的例子中提到的 由于微晶合金（或坡莫合金）铁心材料价格昂 贵，为了节省材料，使铁心材料得以更充分地利用， 在设计时，应用三维磁场计算方法，计算出不同位置 二次绕组铁心的各部位磁通的分布情况，利用二次 绕组线匝分布，使铁心中各个部位的磁通密度达到 均匀状态。一般情况下，按第１０－２０。划分绕线角度， 油箱和油箱上面的法兰，给漏磁提供了良好的漏磁 通路。由于漏磁的存在，才使得二次绕组的误差出现 了超出相应准确级限值要求的现象。 ４解决方法 然后根据计算在不同的角度区间绕制不同的匝数， 在一次绕组导线之间（图中的“Ｕ”形内侧）的密度较 通过实践，我们找到了以下几种解决问题的方 法。 ４，１ 改进结构法 大，在一次绕组导线外侧的密度较小。这样就可充分 利用铁心的特性，使电流互感器准确级达到标准要 求。 ４．４平衡（屏蔽）绕组法 我们首选的方法应该是从改进产品的结构上人 手，设计制造出低漏磁电流互感器，从根本上杜绝漏 磁对产品准确级精度的影响。那么，我们首先要考虑 解决的是一次绕组返回导体的问题，将产品设计成 考虑到拆二次绕组线匝的麻烦，可在二次绕组 外侧直接绕制平衡绕组（或称屏蔽绕组），这种方法 可在产品器身上直接操作。当然，这种方法如果在设 计阶段做好就更好了。平衡绕组（或称屏蔽绕组）法 在实施中的具体方法是：导线绕制时将绕组分成若 干（偶数）段，每一段的匝数相同，且相对应两段的绕 向相反，从而形成平衡（屏蔽）绕组。在电流互感器运 行时，如果平衡（屏蔽）绕组的感应电势大于相对应 段的感应电势，则平衡（屏蔽）绕组中有差电流流通， 这个差电流在平衡（屏蔽）绕组各段中建立的磁势使 铁心各区间的主磁通密度在平衡（屏蔽）绕组的作用 下维持不变。使电流互感器准确级达到标准要求。 当然，在二次绕组外所绕平衡（屏蔽）绕组的段 数、每段的匝数和导线截面的大小都应按互感器的 实际工作情况来确定。这种方法虽然能在不破坏产 倒立式结构，使一次绕组从铁心的中心穿过，形成对 称的磁场。只要铁心的磁通密度选择在合理的范围 内，便可以解决漏磁对电流互感器产品准确级精度 的影响。 采用倒立式电流互感器不仅从根本上消除了漏 磁对准确精度的影响，而且可使产品成本（尤其是材 料成本）大大降低，无论从生产部门还是从运行部门 的角度出发，这都是一个非常好的选择。但这种产品 制造工艺比较复杂，制造过程控制必须非常严格，需 要较高的生产技术条件才能够满足要求。 ４．２降低磁密法 在不改变产品结构的情况下，我们就要在铁心 上想办法，即在设计制造时选择性能良好的铁心，并 适当加大铁心截面来降低磁通密度，使其工作点的 磁通密度远离铁心的饱和磁密点，这样就可使磁路 畅通，不致使一次绕组的电流所产生的磁场另选择 其它的路径而形成漏磁场，从而减少漏磁对产品准 确级精度的影响。 例如：电流互感器测量绕组的铁心采用微晶合 品的总体结构下使其准确级达到标准要求，但计算 和操作过程复杂。 这种方法也是设计低漏磁电流互感器时可采用 的一种方法。 ５结论 在以上几种解决问题的方法中，改进结构法和 降低磁密法是从根本上解决或降低漏磁影响的方 法，尤其是改进结构的办法应该大力推广；分段绕线 金或坡莫合金时，其在额定一次电流、尤其是在 １２０％额定一次电流点对应的铁心磁通密度，应低于 铁心材料的饱和磁密，而根据实际经验一般应低于 磁化曲线拐点处１５％以上。这样，即使铁心受到其 它不确定因素的干扰，也不致产生漏磁场而影响产 品的准确级精度。 法和平衡（屏蔽）绕组法虽计算复杂，但却不失为一 种较实用的方法，相对降低磁密法而言还可能节省 一些材料成本。 我们可以根据实际情况采用上述不同的方法来 采用降低磁密法制造的电流互感器，虽然消耗 的铁心材料略有增加，但可从根本上解决漏磁对误 差的影响，而且没有后遗症。 处理和解决问题，制造出性能优良、用户满意的电流 互感器产品。 作者简介：魏朝晖（１９６１－），男，湖南省衡Ｉ￣ｌｇＪｋ，沈阳变压器研究所技术中心工程师，从事互感器设计和标准化工作。