CN201229849Y

CN201229849Y - 一种外积分式罗果夫斯基线圈电流互感器

Info

Publication number: CN201229849Y
Application number: CNU2008200720125U
Authority: CN
Inventors: 石宝山; 王乐仁; 曹凤田; 孙桂新; 王珏昕; 王伯时; 杨伟光
Original assignee: Electric Power Research Institute of State Grid Jilin Electric Power Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute Of Jilin Electric Power Co; Electric Power Research Institute of State Grid Jilin Electric Power Co Ltd; State Grid Corp of China SGCC
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2009-04-29
Anticipated expiration: 2018-06-20

Abstract

本实用新型涉及一种外积分式罗果夫斯基线圈电流互感器。罗果夫斯基线圈以圆周均布方式绕制在圆环无磁骨架上，一次电流导体沿圆环线圈轴线穿过，在线圈的二个出线端子之间串联接入电感量合适的电抗器和二次负荷电阻，二次电子设备线路的输入电阻也包括在负荷电阻中，在二次负荷电阻两端并联补偿电容器以补偿电阻两端电压的相位，并通过对负荷电阻和补偿电容器的参数微调最后满足保护用电子式电流互感器误差要求。有益效果是结构新颖，克服了内积分式罗果夫斯基线圈电流互感器用于大电流的限制，使它能用于高压电网的故障电流保护，通常这种电流达到10kA～100kA。

Description

一种外积分式罗果夫斯基线圈电流互感器

技术领域

本实用新型涉及电流互感器，尤其是使用罗果夫斯基线圈的电子式电流互感器，属于电力互感器技术领域。

背景技术

目前110kV及以上电力网大量使用电流互感器进行线路与设备保护。传统的电流互感器按GB 1208《电流互感器》制造，由铁芯和绕在铁芯上的一次和二次绕组构成，通过电磁感应原理工作，二次额定电流为5A和1A。电子式电流互感器按GB/T 20840.8《互感器第8部分：电子式电流互感器》制造，它的二次模拟输出电压额定值不超过4V，用于保护时二次额定电压一般取225mV，可以直接作为二次电子设备线路的输入信号。采用罗果夫斯基线圈并具有同相输出的电子式电流互感器在应用上有外积分式和内积分式二种。外积分式电流互感器的罗果夫斯基线圈有足够大的电阻，通过接在线圈外部的电容积分电路把二次回路的电流变换成与一次电流同相位的电压，内积分式电流互感器的罗果夫斯基线圈有足够大的自感，在阻值小的二次负荷电阻上可以得到与一次电流同相位的电压。罗果夫斯基线圈电流互感器的优点是不会因为一次电流中的直流成分以及一次短路电流过大发生磁饱和，这对于线路的暂态保护特别有利。但是外积分式罗果夫斯基线圈电流互感器需要使用电子放大器，降低了电流互感器的可靠性；而采用内积分移相的罗果夫斯基线圈电流互感器用于大电流时，由于线圈的自感小，移相误差很大，不能满足使用准确度要求，使用范围爱到限制。

发明内容

本实用新型提供一种外积分式罗果夫斯基线圈电流互感器，以提高内积分移相的大电流罗果夫斯基线圈电流互感器的准确度，同时避免使用电子放大器，这种互感器在原理上属于内积分移相，但不受线圈自感量的限制，比使用电子放大器的外积分罗果夫斯基线圈电流互感器有更高的可靠性。

本实用新型采用的技术方案是：在罗果夫斯基线圈的二个出线端子之间串联接入电抗器和二次负荷电阻，在该二次负荷电阻两端并联相位补偿电容器。

本实用新型中罗果夫斯基线圈以圆周均布方式绕制在圆环无磁骨架上，一次电流导体沿该圆环线圈轴线穿过。

本技术方案的电气原理可用图2的等效电路说明。图中一次电流为

罗果夫斯基线圈的互感为M，自感为L₀，50Hz下等效损耗电阻为R₀，二次感应电势为

{\overset{\cdot}{E}}_{2} = - jωM {\overset{\cdot}{I}}_{1},

电抗器的电感量为L_m，50Hz下等效损耗电阻为R_m，二次负荷电阻的阻值为R_b，补偿电容器的电容量为C_b，二次电压输出为：

{\overset{\cdot}{U}}_{2} = \frac{jωM {\overset{\cdot}{I}}_{1}}{R_{0} + jω L_{0} + jω L_{m} + R_{m} + \frac{R_{b}}{1 + jω R_{b} C_{b}}} \cdot \frac{R_{b}}{1 + jω R_{b} C_{b}}

= \frac{jωM R_{b} {\overset{\cdot}{I}}_{1}}{R_{b} + R_{0} + R_{m} - ω^{2} (L_{0} + L_{m}) R_{b} C_{b} + jω (L_{0} + L_{m} + R_{0} R_{b} C_{b} + R_{m} R_{b} C_{b})}

当R_b+R₀+R_m＝ω²(L₀+L_m)R_bC_b时，相位得到完全补偿，这时有：

{\overset{\cdot}{U}}_{2} = \frac{{MR}_{b} {\overset{\cdot}{I}}_{1}}{L_{0} + L_{m} + R_{0} R_{b} C_{b} + R_{m} R_{b} C_{b}}

本实用新型的有益效果是结构新颖，克服了内积分式罗果夫斯基线圈电流互感器用于大电流的限制，使它能用于高压电网的故障电流保护，通常这种电流达到10kA～100kA。

附图说明

图1是本实用新型的电路示意图。

图2是本实用新型的等效电路图。

图中：1.一次电流导体，2.圆环无磁骨架，3.罗果夫斯基线圈，4.电抗器，5.二次负荷电阻，6.二次电压输出端，7.相位补偿电容器。

具体实施方式

在图1中，罗果夫斯基线圈3以圆周均布方式绕制在圆环无磁骨架2上，一次电流导体1沿圆环线圈轴线穿过，在线圈的二个出线端子之间串联接入电抗器4和二次负荷电阻5，在该二次负荷电阻两端并联补偿电容器7，其作用是补偿电阻两端电压的相位，使二次电压输出端6的电压相位与一次电流相位接近一致。

在图1的一个实施例中，一次电流导体1流过工频电流2500A，罗果夫斯基线圈2的结构是在φ495×420×70的塑料环上圆周均布顺绕2500匝，绕组的直流电阻25Ω，感应电压4.6V，线圈二次回路串入电抗值2000Ω的电抗器4以及电阻值100Ω的二次负荷电阻5，二次电子设备线路的输入电阻也包括在负荷电阻5中，电抗器4在50Hz下的等效损耗电阻为60Ω，电阻器两端并联一只3μF的电容器7，在二次电压输出端6上得到约225mV的与一次电流接近同相的电压输出，再通过对电阻5和电容7的参数微调最后满足0.5级保护用电子式电流互感器误差要求。

Claims

1、一种外积分式罗果夫斯基线圈电流互感器，其特征在于：在罗果夫斯基线圈的二个出线端子之间串联接入电抗器和二次负荷电阻，在该二次负荷电阻两端并联相位补偿电容器。

2、根据权利要求1所述的外积分式罗果夫斯基线圈电流互感器，其特征在于：罗果夫斯基线圈以圆周均布方式绕制在圆环无磁骨架上，一次电流导体沿该圆环线圈轴线穿过。