1000A电流互感器的设计

沈 阳 化 工 大 学本 科 毕 业 论 文题 目： 1000A 测量级电流互感器的设计 院 系： 信息工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气 0703 学生姓名： 李宗霖 指导教师： 肇巍 论文提交日期：2011 年 6 月 25 日论文答辩日期：2011 年 6 月 28 日毕业设计（论文）任务书电气工程及自动化专业 电气 0703 班 学生：李宗霖毕业设计（论文）题目：1000 测量级电流互感器设计毕业设计（论文）内容：电流互感器行业发展现状与趋势，电磁场基本知识，电流互感器工作原理，电流互感器产品设计流程及参数计算毕业设计（论文）专题部分：电流互感器产品设计。包括一次绕组设计、二次绕组设计及误差分析计算等起止时间：2011 年 3 月- 2011 年 6 月指导教师： 签字 年 月 日教研主任： 签字 年 月 日学院院长： 签字 年 月 日摘要电流互感器是电力系统中最为关键的基础设备，起到测量和保护作用，是用来测量电路中电流大小的装置。当某一电路中的电流过大以至于不能通过仪器直接测量出来，这时在电路中电流互感器的另一侧会准确地产生成比例的小电流，这样就可以方便直接用仪器测量并记录。电流互感器同时可以隔绝待测电路中可能出现的高电压，以便保护测量仪器。本次设计是根据对 600A 电流互感器的分析，进而设计 1000A 测量级的电流互感器。通过了解电流互感器的发展趋势，电磁场的基本知识，所需材料的相关参数，进行计算铁心截面积，绕线长度，平均磁路长，绕组阻抗，以及 0.5 准确级时对应的 5%，20%，100%，120%倍额定电流及 0.25 倍额定电压，120%倍额定电流时所对应的磁场强度，铁损角及误差。通过计算出的比差值和相位差与误差限制表进行对比，得到所计算的误差处在误差限制之内。通过对 1000A 测量级电流互感器的设计，达到对电流互感器的深入了解，对以后从事相关行业起到重要的帮助。关键词：电流互感器；设计；测量AbstractCurrent transformer is the key basic instrument in electrical power system. Current transformer is used for measurement and protection. It is a instrument used for measuring the current in a circuit. When current in a circuit is too high to directly apply to measuring instruments, a current transformer produces a reduced current accurately proportional to the current in the circuit, which can be conveniently connected to measuring and recording instruments. A current transformer also isolates the measuring instruments from what may be very high voltage in the monitored circuit. Current transformers are commonly used in metering and protective relays in the electrical power industry.This project is based on the analysis of a 600A current transformer, and then makes a design of a 1000A current transformer. Through the understanding of the development of current transformers and the basic knowledge of electromagnetic field to get the parameters of the material. And calculate responding current of 5%, 20%, 100%,120% when it at the accuracy of 0.5, and the magnetic power at 120% and the errors. Through the results of errors and comparing with the diagram we have already got . Through achieve above projects, to make the design of 1000A current transformer come true. The significance of the this design of current transformer is to get a more completed understanding of it, maybe of a help in the future.Keywords: current transformer; design; measure目 录第一章 绪论 .11.1 本课题研究的背景意义 .11.2 我国电流互感器行业研究发展过程以及发展趋势 .21.2.1 我国电流互感器研究发展过程 .21.2.2 发展趋势 .41.3 课题的主要研究工作 .5第二章 电流互感器的理论 .62.1 电磁场的基本概念 .62.2 电与磁的关系 .62.3 电流互感器的基本原理 .62.3.1 电流互感器的用途，分类 .62.3.2 电流互感器的工作原理 .82.3.3 电流互感器的电与磁的关系 .102.4 电流互感器的误差特性 .122.4.1 稳定状态下的电流互感器的误差 .122.4.2 误差计算 .13第三章 电流互感器的设计流程及参数计算 .143.1 绕组设计计算 .143.2 误差计算 .163.2.1. 电流互感器设计 .163.2.2 计算 .203.3 1000A/5A CT 的主要参数和误差分析计算结果 .22第 4 章 结论 .24参考文献 .25致谢 .26沈阳化工大学学士学位论文 第一章 绪论1第一章 绪论1.1 本课题研究的背景意义随着我国 1000kv 交流高压试验示范工程的启动，使得我国成为世界电网建设的中心。而前不久游海啸造成的日本福岛核电站设施毁坏，导致核泄漏，使人民群众不得不对核电站感到恐慌，而最近我国南方出现了大面积的停电事件，这也对我国电力系统公司对电力系统的安全性能提出更高的要求；为了缓解供电紧张的局面，我国将在未来几年里将有一定数量的大型火力发电机组和核电项目投入建设，根据有关部门的资料显示，我国将在今后每年新建 35kv-500kv 变电站 1160 个，新增发电机组 271 台，并且以 5%-15%的速度增长，由于作为电力输变电设备的重要的组成部分，对互感器的设计和完善也就提上了日程。我国的电力互感器用量以 8%的速度增长，2006 年全国互感器产值近 20 个亿左右，近 150 家互感器制造厂在生产10kv 及以上电压等级产品。电流互感器是各种保护装置和测量仪表中的重要装置，是反应一次系统真实电流信号的接口元件，广泛应用于电力系统监控，保护，录波和测距等技术领域。它在运行过程中能否真实反应一次电流，对继电保护装置和正确动作起着决定性的作用。尤其是在超高压，大容量系统中，一方面由于传输容量的增大，使得一次电流迅速增加，这需要有电流互感器；另一方面，在使用电流互感器的同时还需要对电流互感器进行保护，以确保电流互感器能够正常工作，从而保证对电力系统的实时监测。沈阳化工大学学士学位论文 第一章 绪论21.2 我国电流互感器行业研究发展过程以及发展趋势1.2.1 我国电流互感器研究发展过程我国互感器的整体技术水平有了更大的提高，品种日益增加。各互感器制造厂也不断对产品进行改进和完善，我国已具有现在国际上互感器行业最高电压等级的产品制造能力。50 年代初期，互感器制造仅是按得到的样机及资料仿制，品种少、结构简单，未形成系列。沈阳变压器厂在 1953 年翻译了苏联图纸，建立起仿苏的产品系列并开始试制，并于 1956 年试制成功仿苏 220kv 油浸绝缘电压互感器，1958 年试制成功仿苏 220kv 油浸绝缘电流互感器。自此，中国已可以制造 0.5kv220kv 各种规格的电流互感器和电压互感器并形成了系列。1958 年后开始在仿制产品的基础上自行设计。沈阳变压器厂、华通开关厂试制成功 l0kv 环氧树脂浇注电流互感器，取代了仿苏产品。同时对油浸绝缘互感器进行了改型设计，形成了新的互感器系列。60 年代后，沈阳变压器研究所先后组织了多次全国统一设计，完成了 0.5kv 干式电流、电压互感器，l0v 浇注绝缘电流、电压互感器， 35kv 油浸绝缘电流、电压互感器，110kv 油浸绝缘电流、电压互感器新系列的设计、试制，提高了产品的技术性能，使产品更符合中国国内市场的需要。1970 年后，我国互感器的整体技术水平有了更大的提高，品种日益增加。沈阳变压器厂先后又试制成功 330kv 和 500kv 油纸绝缘电流互感器。西安电力电容器厂也试制成功 500kv 电容式电压互感器。随着城市供电系统的发展需要，我国开始发展使用 SF6 组合电器。1973 年，西安高压开关厂研制的 110kvSF6 组合电器在湖北丹江口水电站投入运行。与组合电器配套的 110kvSF6 气体绝缘电压互感器和电流互感器于 1979 年在上海互感器厂试制成功，以后又试制成功 220kvSP6 气体绝缘电压互感器和电流互感器。为了进一步提高互感器技术水平，我国开始引进国外先进的互感器制造技术。沈阳化工大学学士学位论文 第一章 绪论31979 年沈阳变压器厂从法国阿尔斯通公司引进了 500kv 油浸绝缘电流互感器制造技术。上海互感器厂于 1984 年从德国 MWB 公司引进了 72.5kv-500kvSP6 气体绝缘互感器制造技术，又从瑞士 BBC 公司引进了 l0kv-35kv 浇注绝缘互感器制造技术。之后，天津互感器厂、沈阳互感器厂、江西互感器厂等先后从国外引进了浇注绝缘互感器制造技术，北京互感器厂还引进了西门子油浸绝缘互感器制造技术。1993 年，上海互感器厂与德国 MWB 公司合资，成立了上海 MWB 互感器有限公司。引进的 72.5kv750kv 独立式 SF6 气体互感器制造技术，在国内制造并于1995 年投入运行。2000 年，上海互感器厂与传奇集团（TRENCH）扩大合资，引进瑞士HAEFELY35kv550kv 油浸绝缘电流互感器、油浸绝缘电压互感器、电容式电压互感器、套管及电抗器制造技术。 1964 年，我国制定了第一个互感器产品的专业标准 JB572575-1964，但它只是在苏联国家标准 FOCT 基础上作了少量改动、翻译而成。1975 年根据我国电力系统的发展需要互感器行业的实际技术水平，对专业标准 JB572-575-1964 作了修改后上升为国家标准 GBl207-1975电压互感器和 GBl208-1975电流互感器 。1986年对国家标准进行较大幅度更改，修订为国家标准 GBl207-1986电压互感器和GBl208-1987电流互感器 ，等效采用了 IEC 标准 185、186。1997 年又对国家标准进行大幅度更改，修订为国家标准 GBl207-1997电压互感器和 GBl208-97电流互感器 ，等同采用了 IEC 标准 IECl85：1987 和 IEC186：1987。互感器制造业的发展历程是从零星制造到专业化生产直至大规模生产，产品质量多年来也不断提高，基本上达到了互感器产品质量分等标准要求。70 年代末至 80年代初，互感器行业进行过三次规模较大的行业质量检查，对互感器行业的生产企业分批进行了质量抽查，促进了各企业产品质量和管理水平的提高。科研工作是每个行业产品技术进步、产品质量提高的根本。在我国互感器制造业形成规模数量后，鉴于标准的不断提高，以及产品在制造、运行中发生的质量问题，有针对性地开展科研工作就显得特别重要。沈变所曾组织行业力量对行业共存的难题不断进行研究、攻关。先后对浇注绝缘互感器的局部放电、油浸绝缘互感器产品的局部放电、内部含水量、含气量及介损等影响互感器质量的因素，通过集中行业力量分析其产生原因、防止方法及探索检测段等，经过多年的研究和实践，取沈阳化工大学学士学位论文 第一章 绪论4得了较大收获，研制了局部放电专用的测试仪器。有的生产企业已把它与计算机配套使用，但精确计算及定量、定位测量尚待进一步研究。对于互感器的误差测试，国外已普遍使用自动检测、显示及输出装置，我国曾引进过样。有些单位也自行研制了数据自动显示及输出装置，并已有专业制造单位，为组建互感器生产线提供了适用的测试手段。目前，这些装置已在大多数互感器专业制造厂广泛得到使用。原沈阳变压器厂在 500kv 电流互感器研制过程中，着重地作了研究并提出了设计和制造方法。 目前，上海 MWB 互