电流互感器设计.doc

电流互感器的设计摘要本文主要介绍电流互感器的工作原理，以及电磁计算过程，在此过程中涉及到了电流互感器的基本电磁关系，特别是电流、电阻在一次侧与二次侧之间相互转化时涉及到的对应关系式以及在此过程中磁通的变化，在对误差及其补偿进行分析时我们发现由于空载电流的存在，在未采取补偿时，电流误差永远为负值。而对相位差进行分析时我们发现在大多数情况下电流互感器的相位差为正值，由图2-5可知即使一次电流为理想正弦波，二次电流也不会是正弦波在这时就需要用电流误差和相位差一起做用的复合误差在计算过程中我们会知道，油箱尺寸是根据一次绕组电容绝缘外形尺寸和二次绕组尺寸以及夹件尺寸来决定的而器身尺寸是根据油箱尺寸和瓷套高度来决定的。在计算过程中我们会知道在一次绕组主绝缘计算时，应按传统的方法将U字形一次绕组展开成直线，然后按同轴圆柱电容进行计算。最终我们会得到电流互感器是一种根据电磁感应原理改变一次侧与二次侧磁通进而改变电流的一种特种变压器。关键词：电流互感器；电流误差；相位差 Design and Calculation of Current TransformerAbstractThis paper describes the working principle of Current Transformer, and the electromagnetic calculation process involved in this process the basic electromagnetic current transformer relations, especially current, resistance in the primary side and secondary side involved in the conversion between the corresponding time Relationship and the magnetic flux in the process of change in And compensation for the error analysis we found that the presence of the load current, without compensation to the current error is always negative. The analysis of the phase when we found that in most cases, the phase current transformer is positive, even by the Figure 2-5 shows an ideal sinusoidal current Wave, sinusoidal secondary current will not be needed at this time to do together current error and phase error in the calculation of compound used in the process, we will know that the tank size is based on a winding capacitance and the secondary winding insulation dimensions Size and the size of the folder to decide which pieces of the body of the tank size is based on scale Inches and height of Porcelain determined. In the calculation process, we will know in a winding main insulation calculation, should be the traditional way to start the U-shaped into a winding line, Eventually we will get the current transformers are based on the principle of electromagnetic induction to change the primary side and secondary side magnetic flux and thus change the current of a special transformer.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典1. 名词 1. keyword朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典Keywords：Current transformer； the current error； phase朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典不要删除行尾的分节符，此行不会被打印- II -目录摘要IAbstractII第1章 绪论21.1 我国电流互感器的发展史21.2 国内外电流互感器发展现状3第2章 电流互感器的原理与技术62.1 基本的电磁关系62.2 等值电路图与相量图92.3 误差及其补偿102.3.1 电流互感器误差102.3.2 影响误差因素132.4 本章小结15第3章 电流互感器的设计过程163.1 设计条件163.2 结构设计163.3 电磁计算203.4 本章小结25结论26致谢27参考文献28附录29第1章 绪论肝气1.1 我国电流互感器的发展史随着社会主义经济建设的发展，我国电力工业建设得到迅速的发展，电力系统输电容量不断加大，远距离输电迅速增加，电网电压等级逐步升高，为高压电器包括互感器制造业提供了广阔市场，并推动我国高压互感器制造业向前飞跃发展。我国高压互感器制造的发展，经历了从建国初期的仿制，20世纪60年代的改型，到此后自行设计、逐步完善、提高、引进、消化、研制、开发，以适应我国市场不断提高的、需要的发展过程。 20世纪50年代初期，我国只生产油浸式高压互感器，基本上是访苏制造的，产品从外形、结构、基本技术参数都完全一样。当时全国的互感器制造厂很少，大都依附于变压器厂和开关厂，生产的品种不多、规格不全，不能满足用户的需求。直到20世纪50年代后期，沈阳变压器厂于1956年和1958年先后试访苏型220kv电磁式电压互感器和220kv电流互感器成功问世，从而结束了我国不能自行制造超高压互感器的历史。 20世纪60年代初期，我国互感器生产厂家逐渐增多，互感器行业开始走自行设计创业道路，为适应我国国情，促进技术进步，提高产品水平坐了不少努力，如我国自行设计10kv环氧树脂浇注互感由沈阳变压器厂和上海华通开关厂试制成功，达到了外形尺寸小、质量轻的目的。对35-220kv油浸纸绝互感缘器产品进行改型，形成国产产品系列。20世纪70年代，通过研究开发，沈阳变压器厂又先后于1972年和1979年完成了我国重点工程需要的330kv和500kv型电流互感器的试制任务。 我国电容式互感器的发展也很我国生产此类互感器最早在1963年，由西安电力电容厂首先研制开发，开始是生产110-220kv电容式电压互感器，随后又分别于1970年和1980年完成330kv和500kv电容式电压互感器的试制工作电容式电压互感器是目前国内输变电设备中几乎唯一无引进技术和无引进关生产设备的产品。 20世纪80年代初为提高产品的设计和制造水平，提高互感器的运行可靠性，加快互感器的发展，我国互感器行业进行了产品质量整顿，对对新产品开始了两部联合鉴定，同时引进发达国家的先进设计和制造技术，逐步与国际接轨，行业等效采用IEC标准，企业通过ISO 9000系列认证，产品提高了技术含量和技术制造水平，缩短了与发达国家的差距。从20世纪80年代到90年代我国互感器制造取得了长足进步，主要有以下标志：(1)500kv及以下电压等级电压，电流互感器形成完整系列。如形成固体、油浸、sf6气体多种绝缘产品系列。高电压、大电流具有暂态行的电流互感器系列。具有高动、热稳定的电流互感器系列。(2)设备技术参数逐步发展提高。如220-500kv电流互感器额定电流可以达到3000-5000A，热稳定达50-63KA(3s)，动稳定达125-160KA，测量精度达0.2和0.2s及级保护级达5P或TP级。(3)向无油化、小型化、免维护方向发展。(4)运行可靠性逐步提高。20世纪90年代以来，由于我国互感器产品的不断完善，互感器运行可靠性逐年提高。统计表明，我国110kv以上互感器事故率呈稳中有降趋势。互感器运行可靠性的提高，与近年来制造厂采用金属膨胀器密封。电力系统加强技术监督。对油中溶解气体检测和红外测温技术不断推广应用有关。(5)市场竞争推动互感器行业进步首先使企业进一步认识到提高产品质量的重要性，不少企业争相通过ISO 9000系列的认证。此外，企业进一步认识到发展新产品、应用新技术、新工艺、新材料的重要性，不少企业特别是行业骨干重点企业和新兴的民营企业，非常重视新技术和新产品的开发，一些技术含量较高的新产品不时进入市场。1.2 国内外电流互感器发展现状近年来，我国高压互感器加快了向sf6气体绝缘发展的步伐，20世纪90年代中期我国西安高压开关厂和上海互感器厂相继开发了sf6电流互感器，随后扩展到500kv电压等级。根据形势发展，目前由较多专业厂开始转向sf6产品的生产，以适应城网供电系统的需求。由于不可燃、机械强度好和免维护等优势，树脂绝缘互感器早已占领我国35kv及以下户内型互感器的市场。根据需要，现已发展为全国况户内互感器系列，并正在向户外型发展和向更高压等级如110kv及以上电压等级互感器的方向发展。 高压互感器是电网中的重要组成部分，互感器是接在母线上的电器，一旦发生事故，往往会造成大面积停电，甚至酿成系统事故；互感器爆炸，必然危及周围设备，也包括对人身的安全威胁，后果是非常严重的。因此提高互感器运行可靠行，减少事故发生率是非常必要的。那么就要做到以下几点(1)互感器绝缘安全可靠。高压互感器的绝缘，应保证电网在最高工作电压下长期安全运行，并能承受各种过电压的短时作用而无损伤。(2)密封切实可靠。高压互感器密封不良，如发生漏油、漏气、进水受潮，均会引起互感器损坏甚至爆炸事故，在事故统计中所占比例很大，因此成为多年来运行部门关注的焦点。(3)温度设计可靠。电流互感器在通过最大工作电流时，互感器各部位的温度不应超过允许值以保证安全运行。当前存在较突出的问题是常见引线端子内外接触不良造成发热故障，轻则温度异常，造成色谱不良，重则接头烧毁，甚至造成整台互感器损坏。(4)热动稳定可靠。电流互感器的选择，应按一次母线短路时的短时热电流和动稳定电流选择。电流互感器用过电流时，其电动力与一次安匝数的平方成正比，对小电流变比互感器而言，根据设计需要，一次绕组往往匝数较多，受材料强度限制，对应匝数较多的互感器将出现较小的允许动稳定电流，因而难以满足日益增大的母线短路容量的要求，制造厂对此需设法研究解决。不可否认，目前我国高压互感器的制造质量和技术水平，还不能完全满足电力系统不断发展的需求，与国外发达国家相比，仍存在一定差距，为尽快满足用户需求，赶超世界先进水平，预期我国高压互感器近期发展有以下几个方面。(1)先更高等级电压进军，(2)随着全国电力系统联网的发展，电网容量将越拉越大，要求电流互感器向更高的参数发展，(3)sf6互感器将获得更为广泛的应用，我国城市电网设备的选择注重小型化、无油化、免维护或少维修，而sf6高压互感器具有防爆、阻燃、体积小、质量轻、制造简单、维护方便等优点，因此将有广泛的市场。但产品质量需提高，才能适应用户需求。(4)树脂浇注式互感器，由于其优势，将不断向更高电压领域发展，目前树脂浇注电容型支柱式电流互感器和套管式电流互感器最高电压等级已达到110kv，估计不久将有更高电压等级的树脂浇注式电流互感器出现，而树脂浇注式互感器向户外型发展将受到用户普遍欢迎。(5)一种全新原理的互感器光电式互感器将很快走出科研新领域。国外互感器互感器的发展比我国早，我们的技术大多是从国外引进，我国再以此为基础进行进一步的技术改造，国外的许多技术都领先于我国如ABB公司作为国际上提供标准化光学电流和电压传感设备的领先者之一，已经研制出多种无源电子式互感器及有源电子式互感器，在插接式智能组合电器(PASS)、气体绝缘开关(GIS)、高压直流及中低压开关柜中都有应用。组合式光电互感器、用于GIS中的复合式电子互感器都已达到0.2级的标准度；数字光学仪用互感器已有电压等级72800KV，电流等级504000A的产品推向市场；其33KV GIS空气绝缘开关柜用电子式互感器已经用于我国广州地铁二号线、三号线，实现与保护控制设备的直接弱电接口。法国的AREVA公司主要研究无源电子式互感器，包括CTO、VTO和CMO，自1996年以来该公司已有七十多台电子式互感器在美国、法国、英国、加拿大、荷兰、比利时等多个国家的多个变电站运行。而且目前正在研究1451100KV，AIS用光电电流电压互感器和145500KV GIS用混合式电子互感器。日本三菱公司的伊丹工厂制造的6.6KV、600A的组合式光学零序电流互感器在中部电力公司的配电网中安装经过长期户外运行试验，满足JEC2021885标准。另外东芝、东电、住友等都已经开发或正在开发一系列的OCT和OVT产品，并有现场挂网。目前我国清华大学、华中科技大学、西安交通大学等高校以及电力科学研究院、武汉高压研究所等机构和上海互感器厂、沈阳变压器制造有限公司等单位都在积极的从事互感器的研究工作1。第2章 电流互感器的原理与技术2.1 基本的电磁关系电流互感器是一种专门用作变换电流的特种变压器，其工作原理如图2-1所示。图2-1 电流互感器的工作原理 互感器的一次绕组串联在被测量的电力线路中，线路电流就是互感器的一次电流；二次绕组外部回路串接有测量仪表、继电保护、自动装置等二次设备。由于各类阻抗很小，正常运行时二次接近于短路状态。二次电流在正常使用条件下实质上与一次电流成正比，二次负荷对一次电流不会造成影响。在图2-1中，用一个集中阻抗来表示二次设备的（电流绕组）阻抗及二次回路的连接导线阻抗2。当一次绕组中流过电流时，由于电磁感应在二次绕组中就会感应出电势，在二次绕组接通二次负荷的情况下，有二次电流流通。电力线路中的一次电流各不相同，通过电流互感器一、二次绕组匝数比的配置，一般将不同的一次电流变换为标准值为5A或1A的二次电流3。(1)根据变压器工作原理。当电流流过互感器匝数为的一次绕组时，将建立一次磁势，一次磁势又叫一次安匝。同理，二次电流与二次绕组匝数的乘积构成二次磁势，又叫二次安匝。一次磁势与二次磁势的相量和即为励磁磁势 (2-1)式中一次电流；一次绕组匝数；二次电流；二次绕组匝数；励磁电流。式(2-1)就是电流互感器的磁势平衡方程式。可见，一次磁势包括两部分，其中一很小部分用来励磁，它是励磁电流与一次匝数的乘，叫励磁磁势或叫励磁安匝，以产生主磁通，另外一大部分用来平衡二次磁势这一部分磁势与二次磁势大小相等，方向相反。当忽略励磁电流时，式(2-1)可简化为 若以额定值表示，则可写成,即 (2-2)称为额定电流比，即电流互感器额定一次电流对额定二次电流之比，它是电流互感器主要参数之一。式(2-1)还可表示为 (2-3)式中,为折算到一次侧的二次电流。(2)全部物理量折算后，电流互感器的二次电势平衡方程式为 (2-4)式中主磁通在二次绕组感应的电势（折算到一次侧），kv；二次绕组电阻（折算到一次侧），；二次绕组漏电抗（折算到一次侧）， 式(2-4)表示了互感器的二次绕组感应电势与二次绕组内部阻抗压降和二次端电压相平衡的关系。因为二次端电压就是二次负何上的电压降，即 将上式代人(2-4) (2-5)式中二次负荷的电阻（折算到一次侧），；二次负荷的电抗（折算到一次侧），式(2-5)中，为二次回路总电阻，为二次回路总电抗。和变压器一样，电流互感器一次侧的电势平衡方程为 式中一次绕组端电压，主磁通在一次绕组感应的电势，V；一次绕组电阻，；一次绕组漏电抗，。电流互感器一次绕组的阻抗很小，可以近似认为故电压与一次感应电势相平衡，即 故得出一次绕组端电压与二次阻抗的关系如下： (2-6)从式(2-6)可以看出，电流互感器的一次端电压是随一次电流和二次负荷的变化而改变的，由，所以感应此电势的主磁通是经常有较大改变的，自然其励磁电流也是有较大改变的，这一点与电压互感器磁路基本上是稳定的有显著的区别9。但在分析电流互感器的工作特性时，只注意一、二次电流的变换关系，而不考虑一次端电压的变化。因此，在绘制电流互感器的等值电路图和相量图时，通常都将一次绕组端电压和一次绕组阻抗等参数略4。2.2 等值电路图与相量图根据基本电磁关系，可得出电流互感器的等值电路图和相量图。图2-2 为电流互感器等值电路图(1)图2-2 为电流互感器等值电路图，图2-3中将二次侧各物理量折算到一次侧。图2-2中将一次绕组阻抗略去，二次绕组阻抗为与，励磁回路阻抗由电阻与电抗组成，二次负荷用与表示5。图2-3 电流互感器简化相量图(2)图2-3为电流互感器简化相量图，本图是按等值电路图绘出，其中与主磁通之夹角为，励磁电流超前于一个铁芯损耗角，二次电流与二次绕组端电压之间的功率因数角为电流根据式(2-3)求出，电势根据式(2-4)求出，二次阻抗角按下式计算62.3 误差及其补偿2.3.1 电流互感器误差1电流误差电流误差就是按额定电流比折算到一次侧的二次电流与实际一次电流在数值上的差，它是由于实际电流比不等于额定电流比所造成的，故又叫比值差7。标准规定电流误差的百分数用下式表示 (2-7)式中额定电流比；实际一次电流；一次侧流过时实际测得的二次电流。由式(2-7)可见，如果折算后的二次电流大于一次电流，即，则电流误差为正值，反之为负值。由于空载电流的存在，未采取补偿措施时，电流误差永远为负值8。省略二次侧各量的负号与撇号，重作相量图，如图(2-4)所示，并作出相应的辅助线，图(2-4)中，,得图2-4 电流互感器误差相量图由图(2-4)可见,与的大小之差为线段的长度，由于实际的电流互感器中角很小，故可近似地认为，即有电流误差 (2-8)或 (2-9)式中，为励磁安匝；为一次绕组安匝。这就得到了用磁势（安匝）表示的误差计算公式9。2相位差相位差是指一次电流与二次电流相量的相位之差，故又叫相角差，即图2-4中的标准规定：若二次电流相量超前于一次电流相量时，相位差为正值，它通常用分或厘弧表示。在大多数情况下，电流互感器的相位差为正值10。由于相位差，其值很小，以弧度表示角度时，近似地等于该角的正弦值，即。由图2-4可知相位差 (2-10)或 (2-11)式中二次阻抗角，即与之间的相位角；铁芯损耗角，即与之间的相位角。3复合误差电流互感器在额定电流附近工作条件下，磁密很低，空载电流很小，一次及二次电流都是正弦波，电流互感器的误差是指额定频率和正弦波下的误差。但当系统发生短路后，短路电流很大，铁芯趋向饱和。由于励磁电流中高次谐波含量很大，即使一次电流为理想正弦波，二次电流也不会是正弦波，如图2-5 所示。由于二次电流不是正弦波，就不能用相量图来分析它与一次电流的关系，这样就要用到复合误差的概念11。图2-5 过电流时电流波形图复合误差的定义是：在稳态情况下，按额定电流折算到一次侧的二次电流瞬时值与一次电流瞬时值之差的方均根值（有效值），这样定义既适合正弦电流，也适合于非正弦电流。复合误差通常以一次电流有效值的百分数来表示，即 (2-12)式中额定电流比；一次电流有效值，A；一次电流瞬时值，A；二次电流瞬时值，s；T一个电流基波周期的时间，s。复合误差用于衡量保护用电流互感器（P级）的准确限值特性和测量用电流互感器的仪表保安特性。设计时也可以进行近似计算，此时假定一、二次电流接近正弦波，仍用相量图来表示相互关系，则复合误差用有效值来表示，即 (2-13)式中。复合误差，等于短路电流下的电流误差与相位差（弧度）的相量和12。2.3.2 影响误差因素电流互感器的误差主要与一次安匝数二次回路总阻抗（或者说输出容量S）、负荷功率因数、铁芯尺寸和铁芯材料等有关，下面推导出一较为直观的公式。(1)假设铁芯的导磁系数为常数，根据电磁感应定律有式中铁芯中主磁通的幅值，二次感应电势有效值，V；二次绕组匝数，匝。由式(2-5)得于是有 (2-14)式中为二次回路总阻抗。又根据磁路定律，则 (2-15)式中铁芯导磁系数；磁通密度幅值，；铁芯有效截面积，；磁场强度有效值，；铁芯的平均磁路长度。由式(2-14)、式(2-15)得出 (2-16)将式(2-16)代入式(2-9)和式(2-11)得 (2-17) (2-18)从以上两式可归纳出，影响电流互感器误差的因素如下13。1)误差与一次安匝成反比，故要减小误差，就要增加一次安匝，因此对额定一次电流小的互感器，通常采用增加一次绕组匝数，来增加一次安匝。2)互感器误差与二次回路总阻抗成正比，要减小误差，就应该减小二次负荷阻抗和绕组阻抗14。3)在其他参数不变的条件下，二次负荷功率因数增大时，角减小，角减小，电流误差减小，而相位差增大；当功率因数减小时，角增大，电流误差增大，而相位差减小；当等于时，相位差为零；当超过时，相位差变为负值15。4)减小平均磁路长度增加铁芯截面都会使误差减小。5)在其他参数不变的情况下，铁芯损耗角%增加时，电流误差增大，而相位差减小；当减小时，电流误差减小，而相位差增大。此外，铁芯导磁率越高，误差也越小8。(2)以上的分析，是建立在导磁率为常数的基础上的，实际上铁磁材料的导磁率随值在运行中是变化的，如图2-6所示9。 未采取误差补偿的电流互感器，如和功率因数不变，当一次电流小于额定值的情况下，随着一次电流的增大，电流误差和相位差都会减小；而当一次电流达到额定值后，随着一次电流的增大，电流误差和相位差均会逐渐增大。这是因为一次电流小于额定值时，铁芯磁密处在磁化曲线的直线段，即处于导磁率增加的区域，电流增加时增加值上升值增加，误差减小。当一次电流达到额定值后，随着一次电流的增加进入饱和曲线后段，值增加，值反低，故误差加大。因此，电流互感器应在产保证准确度的电流限值内运行1。图2-6 铁芯磁化曲线图2.4 本章小结 本章主要介绍了电流互感器的原理，以及在工作过程中电流、电磁、磁通之间的关系，电流、电阻在一次侧与二次侧之间相互转化时所对应关系的推导以及他们之间的关系，还有电流互感器的等值电路图及相量图的绘制，电流误差与相位差的具体解释和与之相对应的关系式的推导。第3章 电流互感器的设计过程这里介绍的LB-220、电流互感器设计主要计算，计算公式前已介绍。3.1 设计条件(1)额定电压(2)设备最高电压:252KV (3)额定频率:50Hz(4)额定电流比：2*600/1A(5)级次组合:5p/5p/5p/5p/0.2/0.2(6)额定负荷:30VA(7)测量级仪表保安系数:(8)保护级准确限值系数：ALF=30(9)额定短时热电流:50KA(10)额定动稳定电流：125KA(11)额定绝缘水平：252/395/950KV(12)外绝缘防污等级：二类9爬电比距：20mm/KV。3.2 结构设计1结构选型(1)一次绕组采用，厚壁空心铝管，整形成U形后再对半剖分。采用传统多屏电容型绝缘结构。(2)采用环形铁芯，环绕圆铜漆包线二次绕组。(3)二次绕组套人U形一次绕组，每边三个，固定在一次绕组的下部，U形绕组两根引线间衬垫以成型木块并用无纬玻璃丝粘带捆扎固定，以保证动稳定性能要求。(4)器身下端放在椭圆形油箱内，油箱侧面有二次出线盒，油箱上还有起吊吊拌，放油活门，接地螺栓和安装孔等。(5)一次引线由高压瓷套上部侧壁开孔引出，在外部实现串并联换接。瓷套上端装有金属膨胀器构成全密封微正压结构。2铁心和绕组设计(1)额定安匝。选取额定安匝，一次绕组额定匝数二次绕组额定匝数。(2)一次绕组。导线选用空心铝管，对半剖分，剖缝宽4mm，一次导线有效截面一次导线额定电流密度，剖分部分用0.5厚电工纸板和皱纹纸作导线匝间绝缘，绝缘厚度为2.1mm，再用0.01mm的铝箔外包一层做零屏，零屏要与一半铝管等电位。(3)二次绕组。二次导线采用漆包铜线，导线截面二次导线额定电流密度为1)测量级铁芯及绕组。0.2 级铁芯采用超微晶合金铁芯，选用铁芯尺寸为，由此求出 铁芯截面积 铁芯平均磁路长 铁芯质量 二次导线质量（平均匝长） 在合金铁芯固定圈上半叠皱纹纸一层，然后用漆包线绕线三层，每层400匝。层间用皱纹纸半叠两层作绝缘，绕组外绝缘用皱纹纸半叠两层，用直纹布带半叠一层扎紧。2)保护级铁芯及绕组.P级铁芯采用冷轧硅钢片，选用尺寸号由此求出 铁心截面积 铁心平均磁路长 铁心质量 二次导线质量（平均匝长） 在环形铁心两端面各垫一个0.5mm厚纸圈，铁芯内外圆圈各垫一张0.2mm厚纸板和0.02mm厚聚酯薄膜，角环用0.2mm电工纸张两张，错开剪口包扎在内外环面和上下端面交界处，再用直纹布带稀绕扎紧，接着用漆包线绕制三层，每层400匝，层间绝缘为皱纹纸半叠两层。绕组外绝缘用皱纹纸半叠两层，再用直纹布带半叠一层扎紧。3外层绝缘瓷套设计(1)瓷套有效高度的确定。1)按全波冲击耐受电压冲击试验电压=式中1.1电压分布不均匀系数和裕度系数。查绝缘特性曲线图得2)按一分钟工频耐受电压工频试验电压=式中1.1电压分布不均匀系数和裕度系数；1.5电容绝缘伏一秒特性系数。查绝缘特性曲线图得3)从1)与2)中取较大值(2)计算套管总高度L=瓷套有效高度+瓷套机械夹持部分长度+瓷套高度公差 =(3)爬电比距计算1)选伞宽70mm，伞距70mm，伞数24个，得爬电距离2)外绝缘爬电比距，此值符合二类污秽等级的要求。4一次绕组绝缘设计(1)一次绕组绝缘尺寸。 一次绕组采用U形，同心圆柱体电容绝缘。主绝缘由10个主屏间的层绝缘组成，主屏用打孔铝箔制作（搭接处不打孔）。采用设置四端屏及端部加强绝缘措施，主屏间绝缘厚度为4mm。一次绕组绝缘尺寸，如图3-1所示。(2)一次绕组主绝缘计算（工频电压下）。 计算采用最高设备电压，工频试验电压395kv，主屏数n=10，端屏数k=4，按传统计算方法，将U字形一次绕组展开成直线，然后按同轴圆柱电容进行计算结果如表3-1所示，计算式如下主屏间电容 ） (PF)屏间电压分布率 径向场强 (KV/cm)轴向场强 (KV/cm)屏间沿面电压 (KV)图3-1 一次绝缘尺寸图表3-1 一次绕组主绝缘计算表主电屏半径主电屏长度主电屏梯差ln(rn/rn-1)ln(rn-1rn/rn-1)相邻两主屏间电容Cn屏间电压分布率(Un)最高工作电压下工频试验电压下径向场强轴向场强径向场强轴向场强rn,cmLn,cm5L,cmErn1,KV/cmEnKV/cmErn2,Kv/cmEl2,Kv/cm3.65834545190.1050.3791016610.7441.341.03111.842.794.4507190.0950.381103210.5840.521.02109.62.764.8475160.087.0382105910.3139.321.14106.33.085.2447140.080.384108410.0738.291.25103.53.385.6423120.0740.38511079.8937.361.393.763.766399120.060.38411219.7336.761.3799.43.716.4379100.0640.38711399.5836.141.5897.784.273.3 电磁计算1误差计算及励磁性能计算(1)测量绕组。1)计算采用超微晶合金的磁化特性数据，误差计算程序及结果见表3-2。2)电流误差及相位差计算时，二次绕组电阻二次绕组漏电抗。准确级0.2级，电流比1200/1A，,铁芯,x计算条件误差计算保安系数100%负荷1/4负荷100%负荷307.5300.80.80.8，24624，184.518，18.24.718.2,28.710.728.97,33.9811.6934.12,%520100120120500，FS,A0.050.21.01.21.25,V1.706.8033.9840.7714.03171.05由查出1.354.211125.2铁芯已饱和0.1230.3560.9331.0180.441由查出-0.12-0.12-0.07-0.07-0.02复合误差，%表3-2测量级绕组误差计算及保安系数计算表3)仪表保安系数计算时，二次绕组漏电阻二次绕组电抗4)因铁心已饱和，测量级的伏安特性计算数据不能按误差计算表得出。5)励磁特性计算时，励磁线圈选用1匝，控制线圈选用2匝，选用计算点、两个点，计算数据见表3-3表 3-3 计算数据表计算点，V，1匝，A，2匝，mV6.80.3560.35611.3340.771.0181.01867.95感应电势及由误差计算表查出。由表3-3可得到与的关系，供试验用。(2)保护绕组。1)设计采用冷轧硅钢片的磁化特性数据，误差计算程序及结果见表3-4表 3-4 保护绕组误差计算及准确限值系数计算准确级5p级，电流比1200/1A，铁芯， ，计算条件误差计算准确限值系数100%负荷100%负荷，30300.80.8，2424，1818，18.218.2，32.633.46，37.3438.09，%1003000，ALF，A130,V37.341142.7，T0.05361.59由B查出0.0220.5741.949.59由查出-0.14，2.8复合误差0.142)电流误差及相位差计算时，二次绕组电阻二次组漏电抗。3)准确限值系数计算时，二次绕组电阻二次绕组漏电抗4)伏安特性计算点为准确限值系数ALF一个点，计算数据见表3-5表3-5中及由误差计算表查出。由本数据表可得到与的关系，供试验用。表3-5 计算数据表计算点，A，V极限感应电势，V，VALF=309.460.04130.391142.71143.095)励磁特性计算时，励磁线圈选取1匝，控制线圈选用2匝，计算点仍选择准确限值系数ALF一个点，计算数据见表3-6。表3-6计算数据表计算点，V，1匝，A，2匝，mVALF=301142.749.5949.591905表3-5中、由误差计算表查出，由本表数据可得到与的关系供试验用。2短时热电流密度计算(1)一次绕组。额定短时热电流50KA，一次绕组导线截面短时热电流密度(2)二次绕组。1)磁路未饱和时二次绕组短时热电流2)磁路饱和时最大二次绕组电流测量绕组（取）保护绕组（取）3)以上计算表明，测量绕组在未达到短时热电流前，铁芯已饱和，故二次电流取最大值31.3A，而保护绕组铁芯尚未饱和，二次电流取实际值41.67A4)二次绕组短时热电流密度测量绕组保护绕组3油箱尺寸及器身尺寸确定(1)油箱尺寸系根据一次绕组电容绝缘外形尺寸及二次绕组尺寸和夹件尺寸来确定，如图3-2所示。(2)器身尺寸系根据油箱尺寸和瓷套高度来确定。器身与瓷套内壁之间应留有的间隙，从而瓷套内径即可确定。如图下端内径为，外径为。图3-2 油箱尺寸图4膨胀器选择互感器油质量：（计算从略）。油温变化范围：最高为（已计入绕组温升），最低为选用膨胀器，单节有效容积.，膨胀器节数可选用12节3.4 本章小结本章主要是对当前较流行的LB-220，2*600/A电流互感器的主要计算，其中主要包括结构选型、铁芯和绕组设计、外绝缘瓷套设计、一次绕组绝缘设计，还有主要的误差计算及励磁性能计算以及短时热电流密度和油箱尺寸和器身尺寸的确定最后的一部分是膨胀器的选择，在这章中主要是对电磁方面的计算。千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。46结论1电流误差分析中可以知道如果折算后的二次电流大于一次电流则电流误 差为正值，否则为负值。2未采取补偿措施时，电流误差将永远为负值，而相位差在大多数为正值。3 测量绕组在未达到短时热电流前，铁心已饱和，所以这时二次电流取最 大值 4 一次绕组短时热电流密度25 5 二次绕组短时测量绕组电流密度39.876 二次绕组短时保护绕组电流密度53.08 7 一次绕组的有效截面积为2000（），二次导线采用漆包铜线，导线截面积为0.7858 由计算得到膨胀器节数为10.7所以可选用12节的膨胀器致谢首先，非常感谢吕德刚老师。本论文的选题，课题研究以及撰写工作都是在吕德刚老师的悉心指导下成功完成的，吕德刚老师严谨的治学态度、科学的思维方法和渊博的理论知识及丰富的实践经验使我受益匪浅。他对我无微不至的帮助和鼓励，为我的论文的完成减少了不少阻力和困难。特别是他严谨的作风、求实的态度以及丰富的经验让人感动万分，使我敢于自己动手解决实际遇到的各种困难和难题。 同时，也特别感谢和我同组的刘振柱、孙福春同学，他们在整个设计过程中给了我很大的帮助，在遇到问题时我们一起研究，一起努力，互相帮助，终于顺利的完成论文。在此过程中吕老师的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作学习中的榜样；他的不拘一格的思路给予我无尽的启迪。 感谢所有参与我论文评审的老师们，感谢你们抽出宝贵的时间评审我的论文，并提出宝贵的意见，我一定虚心接受，你们的教导就是对我的帮助。 最后，再次衷心地感谢所有帮助过我的老师和同学们，谢谢你们！参考文献1 张贵新.赵清姣.罗承沐.电子式互感器的发展现状与前景.7（4）.清华大学电机系，2006：1081092 陈向群.电流互感器的工作原理及误差.电力互感器技术讲座（2）. 电工课堂，2003：34363 宋婀娜.程彦华.张海宁.电流互感器的误差分析及其应用技术.煤炭技术，1999：18（4）.14164 张猛.电流互感器的误差分析.内蒙古电力技术，2003: 21.1521545 彭昱.郭其一.黄世泽. 电流互感器的误差计算及改进措施探讨. 煤炭技术，2010:29（8）.2212246 吴激扬.王积成.林芳锐.电流互感器磁分路的测量和计算.汕头大学报7 Richard C,Dorf Robort, H Bisho. Modern Control System. Ninth Edition,Beijing: Science EducationPress,2002. 575-5778 曹团结.张剑.张哲等.电流互感器的误差分析与工程计算.电力自动化设备，2007：27（1）：53559 凌子怒.高压互感器技术手册.中国电力出版社，2005：4652，1996：11(1).111510 胡浩亮.电流互感器分析仪原理及测量方法研究.华中科技大学硕士学位论文，2008：1311 袁季修.盛和乐.吴聚业等.保护用电流互感器应用指南.中国电力出版社，2003: 11012 叶启明.电流互感器的原理及校验方法.湖北省电力试验研究院，2011: 192013 钟永安.电流互感器的误差计算. 江西电力职业技术学院学报，2003:16（1）.313514 Richard C,.Dorf Robort,.H Bisho. Modern Control System. Ninth Edition, Beijing: Science Education Press,2002. 575-57615 D.W.Ackermann. Potchefstroom University for Christian Higher Education, RSA.附录Current Transformer Measurements of Distorted Current Waveformswith Secondary Load Impedance.D. W. Ackermann. Potchefstroom University for Christian Higher Education, RSA.Tel: 018 2991944 Fax: 018 2991977 email: eeidwaQpuknet.puk.ac.zaAbstract - This paper evaluates current measurementswith current transformers underdistorted current conditions. Power qualityassessment relies on the accurate measurementof current and voltage. Currenttransformers exhibit a good frequency response under distorted conditions, althoughthis is only valid for a low impedance loadThe effect of load impedance on the error ofmeasurement for different scenarios are illustrated.Keywords - current measurement, currentransformer, current distortion, harmonics.1 IntroductionCurrent transformers are the most widely used currentsensing devices in the power industry. D E signed to obtain a certain accuracy l at supplyfrequenc