非晶材料在小型电流互感器上的应用,非晶材料在小型电流互感器上的应用.doc

非晶材料在小型电流互感器上的应用,非晶材料在小型电流互感器上的应用 研究与分析低压电器(xxNo18)非晶材料在小型电流互感器上的应用陈殷炜(广东工业大学材料与能源学院，广州510006)摘要将铁基非晶磁心应用N4,型电流互感器上，研究了铁基非晶磁心对小型电流互感器的性能影响。 结果表明，采用了铁基非晶磁心的小型电流互感器，在输入电流为0260A时，互感器的电流误差小于1，相位差小于01。 ，且稳定性较好。 铁基非晶磁心可以作为高精度小型电流互感器磁心。 关键词小型电流互感器；铁基非晶磁心；电流误差；相位差TM4523文献标志码B10015531 (xx)180()o53陈敢炜(1985一)，男，硕士研究生，研究方向为非晶纳米晶应用。 A pplication ofA m or ph ous Mater ialin Min iatur eC ur r en tT ran sform erCHEN Oiwe(School ofMaterials andE nergy，Guangdong Universityof Technology，Guangzhou510006，China)A bstract T h eFeb asedamorphou s cores areappl iedto miniatu recurrent tran sformerThis paper studied theeffect ofF ebased amorphouscores onthe performanceof curr ent transformerT heresults showthat，when thei nputcurrent is0260A，for themini aturecurrent transformer whichuses F ebased a mor p houscores，the current error is less than1the pha se err oris lessthan01。 an dit worksstablyFeb as edamorp hou scorescan beused as thecores ofhigh precision miniaturecurrent transformerK eyw ord sm in iaturecu rr ent tran sform er；Feb asedam orp housco res；cu rrenterro r；phase erro r0引电流互感器按原理可为电磁式和电子式互感器。 传统电磁式电流互感器的铁心通常采用硅钢片，但由于铁心具有磁阻，电流互感器在进行电力传输时必然会在磁心产生功率损耗流误差和相位误差很大。 硅钢片虽然最大磁感应强度为203T，但是电阻率只有047Qm，最大初始相对磁导率为4X10，从而造成互感器上产生一定的电流误差和相位差。 铁基非晶材料虽然最大磁感应强度只有156T，但是电阻率为140Qcm，最大相对磁导率为15X10，能有效减少磁心功率损耗，减少互感器上产生的电流误差和相位误差。 针对上述问题，本文开展非晶磁心作为小型电流互感器的应用研究。 1试验言，造成电11带材选用目前市面上已有多种普通非晶纳米晶带材，如铁基非晶、铁基纳米晶、铁镍基非晶、钴基非晶，其中铁基非晶纳米晶带材成本低、电阻率最大，饱和磁感应强度最大。 电阻率越大，磁心的励磁电流越小，有利于减少电流误差；相对磁导率越大，互感器的反应动作越快，有利于减少相位差。 本文选择铁基非晶作为磁心材料，其中非晶材料选用1K101。 12电流互感器设计环型磁心的线圈沿磁心圆周方向均匀绕制，磁通在磁心内部沿着磁心闭合。 由于环型磁心被线圈包围，磁心的散热面积为0，磁心和线圈因为损耗而产生的热量全部通过线圈的表面散发出去。 环型的结构能充分利用磁心材料的磁性能，环型铁心可以获得最高的相对磁导率、最低的损耗、最小的体积。 环型磁心的漏磁最小，对外界的磁影响也最小，由于外磁场方向与环型磁心中的工作磁场的方向垂直，线圈不切割外磁场磁力线，所以外磁场在线圈中不产生感应电动势引。 互感器选择环型非晶磁心作为铁心，变比为一5一低压电器(xxNo18)研究与分析10001。 绕制线圈时，应在铁心上绕制一圈与线圈走向相反的电线，可消除或有效减少干扰磁场对互感器的影响_6J。 为了减少损耗和保证散热效果，磁心尺寸定为14mm10mm5IT IITI，磁心需在450进行退火处理，提高磁心的相对磁导率。 13性能测试用MATS-xxSD软磁交流测试装置测量磁心的直流软磁特性。 用高精度磁场分析仪3260B测量磁心的有效磁导率。 用KVHGJ互感器特性综合测试仪测量小型电流互感器的电流误差与相位差。 2试验结果与分析21磁心性能磁心饱和磁感应强度决定了小型电流互感器能否可靠工作。 非晶磁心的磁滞回线如图1所示。 非晶磁心的饱和磁感应强度为656mT，最大相对磁导率为198310，矫顽力为09354Am。 600皇400200I06040202040506200H(Am)400图11K101铁基非晶磁心的磁滞回线由于小型电流互感器使用频率为5O Hz，所以无需考虑频率对互感器磁心的影响。 为了防止磁心进入饱和，导致互感器二次侧无输出，需确定互感器允许的输入最大电流磁导率曲线和基本磁化曲线。 非晶磁心的相对如图2所示。 图2非晶磁心的基本磁化曲线和相对磁导率曲线一6一当磁化电流增大到某值时，磁心相对磁导率很低，磁通密度不再增加，磁心进入饱和状态。 由图2可知，磁场强度约为8Am时，磁导率始小于初始相对磁导率，磁感应强度约为600mT，接近饱和磁感应强度656mT。 由于小型电流互感器的一次侧匝数为1，磁化电流可以由公式 (1)计算H=N式中_一磁强强度一线圈匝数，_磁化电流可得磁心的最大磁化电流约为8A。 所以，本试验设计的小型电流互感器的最大测量电流应小于8A。 22小型电流互感器的电流误差和相位差小型电流互感器一次侧线圈的磁化电流为0260A时，测得小型电流互感器的电流误差曲线如图3所示。 开 (1)摹jllI贱脚图3电流误差与互感器一次侧线圈电流的关系由图3可见，电流误差随着互感器一次侧线圈的磁化电流增大而增大。 环型磁心损耗P。 =式中A磁心的横截面积工作频率Z磁心的有效磁路长度当磁心材料不变时，k、a、6是常数，n和b都大于1。 由式 (2)可知，磁心损耗随磁感应强度增大而增大。 随磁化电流的增大，磁感应强度增大，从而磁芯损耗增大，最终电流误差增大。 小型电流互感器的相位差与互感器一次侧线圈磁化电流关系如图4所示。 由图4可见，当B Af。 (2)f=一研究与分析低压电器(xxNo18)，1A时，相位差随着互感器初级线圈的磁化电流增大而增大，当，1A时，非晶磁心的磁导率随磁化电流增大而下降，互感器的反应动作越慢，所以相位差增加；当，1A时，非晶磁心的相对磁导率随磁化电流增大而增大，互感器的反应动作越快，所以相位差降低。 内，相位差小于01。 ，并且相位差随着相对磁导率变化而变化。 当相对磁导率最大时，相位差最小。 【参考文献】2345图4相位差与互感器一次侧线圈磁化电流关系r63结语研究了铁基非晶磁心对小型电流互感器的性能影响。 (1)非晶磁心的饱和磁感应强度为656mT，最大相对磁导率为198310，且矫顽力为09354Am，磁心的最大磁化电流约为8A，能应用在最大电流为8A的小型电流互感器中。 (2)非晶磁心的电流互感器在0260A内，电流误差小于l，并且电流误差随电流增大而增大。 (3)非晶磁心的电流互感器在0260A78910吴湛郁，王建国互感器技术M北京中国电力出版社，xx郭天兴，王玉桥，刘海国内外电流互感器的发展现状J电力电容器与无功补偿，xx，29 (1)4-6李长云，李庆民，李贞，等直流偏磁和剩磁同时作用下保护用电流互感器的暂态特性研究J电力系统保护与控制，xx，38 (23)107111邓旭阳，索南加乐，李广，等基于参数识别的电流互感器饱和识别原理研究J电力系统保护与控制，xx，39 (18)38-43罗苏南，田朝勃，赵希才空心线圈电流互感器性能分析J中国电机工程学报，xx，24 (3)108113柳军铁心剩磁对电流互感器性能的影响J华北电力技术，xx (3)1013梁仕斌，文华，曹敏铁心剩磁对电流互感器性能的影响J继电器，xx，35 (22)27-32黄莉，杨卫星，张雪松基于PSCADE MTDC的带气隙电流互感器建模及仿真J电力系统保护与控制，xx，38 (18)178182K AZIMIE RCZU KM KHi ghfrequ ency magiomponentsMJhon Wiley&Sons Ltd，2O O9W AN GX，L IY GA studyon measurement error duri ngahernating currenti nducedvoltage testson largetransformers lJ1International Jour n