电流互感器设计方法及要点.pdf

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1、电流互感器设计方法及要点卢文虎电流互感器设计方法及要点一、设计条件设计前应明确的技术条件主要包括：设备最高电压；额定一次电流；额定二次电流；二次绕组的级次组合、准确级、额定负荷；测量绕组的仪表保安系数；保护级绕组的准确限值系数；额定短时热电流及动稳定电流；额定频率；额定绝缘水平；污秽等级或爬电比距；海拔高度。二、设计流程示意图此图为常规定型产品日常设计示意，不包含产品结构设计和绝缘设计确定设计铁芯和绕组结构选型外绝缘选型输入条件设计一次绕组设计输出励磁性能计算误差计算绝缘选型三、设计要点1.初选选额定安匝

2、根据订货技术条件初选额定安匝，由此确定一二次绕组的额定匝数。选取时要根据产品准确级、额定二次负荷、拟选用的铁芯材料等方面综合考虑。安匝数高，误差性能较容易满足，但是降低了动热稳定方面的性能。2．铁芯设计（预选）（1）计算铁芯截面a．测量级根据误差要求和准备采用的铁芯材料的性能初选铁芯截面，可用下式进行估算：K2ZI2nZ2n42A10,cmC4.44fNB2nn式中：K2Z---考虑绕组内阻抗的系数，通常取1.1~1.5（视一次安匝数而定）2AC---铁芯截面，cmI2n---额定二次电流，A1/6电

3、流互感器设计方法及要点卢文虎Z2n---额定二次负荷，Ωf---额定频率，HzBn---初选的额定磁密，T初选的磁密值依据准确值和铁芯材料而定，0.5级一般采用硅钢铁芯即可。有仪表保安系数要求的则应选择超微晶铁芯或坡莫合金，否则很难同时满足准确级和仪表保安系数的要求。测量级s级选用初始磁导率高的材料容易满足1%和5%的要求。b．保护级保护级铁芯选用硅钢铁芯，可按照在额定额定准确限值一次电流下铁芯磁密不高于.1.6T，可采用公式B=,T，来估算额定电流和额定二次负荷时的磁密。（2）初步确定铁芯

4、几何尺寸考虑产品的结构，多采用环形铁芯。确定铁芯内外径和铁芯高度。考虑一二次绕组的绝缘距离、二次线圈绕制、装配间隙。3．绕组设计步骤：（1）根据初选的额定安匝，确定一次绕组和二次绕组额定匝数（2）知道一次绕组匝数后，根据额定连续热电流和额定短时热电流要求选择一次导22体截面和规格。短时热电流密度，对于铜线不超过160A/mm，对于铝线不超过90A/mm；22长期连续热电流密度，铜线一般取0.8～1.2A/mm，铝0.6～0.7A/mm。（3）根据二次电流和二次负荷，考虑误差和温升要求选择二次导线截面和规格

5、。二IN2nScBS2maxI2max245Z次绕组导线计算截面为1602，A（4）按结构要求确定绕组结构型式，不同结构的产品往往有不同的绕组结构形式，各厂家的结构形式也有所不同。根据性能、经济、加工难易程度综合考虑。4．绝缘设计不同结构形式的产品一次绕组的绝缘方式是不同的。但对于一个厂家的某种结构形式的产品，其绝缘方式是基本一致的，对于重污秽地区、高海拔地区可能会对绝缘进行修正，这个根据具体情况具体对待。这条一般在结构定型时进行，一般的日常设计按要求进行选取即可。（1）外绝缘2/6电流互感器设计

6、方法及要点卢文虎包括干弧距离、伞裙选择、外绝缘湿闪电压、外绝缘爬电距离、机械强度等方面。（2）主绝缘设计。主绝缘是指一次绕组对地的绝缘，有环氧树脂浇注绝缘，油浸式链型绝缘，电容型绝缘、SF6气体绝缘等。根据产品的耐压、冲击电压耐受、局部放电要求、介质损耗因数要求等等。5．误差计算（1）铁芯参数根据铁芯的几何尺寸，计算铁芯有效截面积S，平均磁路长度L。CC（2）计算二次绕组的基本参数按铁芯包绝缘后的内径计算可绕匝数，预计绕线角度（一般选350°），涨包系数一般取1.1，计算第一层可绕匝数，确定最终绕线层数。

7、a．计算二次平均匝长根据二次导线规格、层间绝缘、铁芯几何尺寸、铁芯绝缘、铁芯端面绝缘来计算。当层数较多且各层匝数不等时，要分层计算平均匝长和每层导线的长度，将每层导线长度相加得出二次导线的总长。b．二次绕组电阻LN22r，Ω。2S2电流互感器负载较小，且有准确限值系数，所以温升较低，一般铜导线的电阻率取55℃的值。对于一些环境温度比较高的情况，例如变压器套管型电流互感器取75℃时的值。当二次引线较长时，还应加上引线电阻。c．二次漏抗很难准确计算，一般采用经验数据取值。d．二次负荷阻抗，按额定负荷和下限

8、负荷分别计算根据阻抗三角形：R=Z*cosφ()22X=Z*sinφ(Ω）22φ为负载阻抗角（功率因数角）1ZZ2minb43/6电流互感器设计方法及要点卢文虎e．计算二次回路总电阻、总电抗和总阻抗以及相应的阻抗角R=R+rX=X+x2Σ222Σ22R=R+rX=X+x2Σmin2min22min2min2Z=+X2arctanX2minarctan(°)min(°)RR22minf．