基于零磁通的无源单匝穿心式小电流互感器的研究

电流传感器在电气设备绝缘在线监测系统中占有重要的位置,它一般通过检测设备接地线电流来监测泄漏电流,目前多采用电流互感器作为绝缘监测用电流传感器。为了不改变被测设备的接线方式,本文采用单匝穿心式电流互感器。高压电气设备的泄漏电流一般在几μA到几百mA之间,普通的电流互感器难以测到。为得到高精度的微电流互感器并避免传统有源电流互感器容易受电磁干扰、性能不稳定、寿命短的缺点,本文从减小二次匝数入手,研究出高精度无源单匝穿心式小电流互感器。 本文研究了零磁通电流互感器原理,提出了一种无源零磁通电流互感器的方法,推导了它的工作原理,设计了基于该原理的500匝电流互感器,通过校验发现它的比差和角差特性都比普通电流互感器有了很大的改善,并达到了比较高的精度。由于存在剩余磁通零磁通电流互感器并不能达到真正的零磁通,所以当匝数继续减小时,还存在较大误差。为了进一步抵消剩余磁通,提高互感器的精度,提出了一种并联电容线圈补偿零磁通的方法,并进行了理论推导,设计了基于该方法的100匝电流互感器,通过校验证明它可以改善零磁通电流互感器的比差和角差特性,提高互感器的精度,将电流互感器的二次匝数由普通互感器的几千匝降到了100匝,提高了测量微小电流的能力。研究了强电磁干扰下电流传感器的屏蔽和抗干扰措施,设计了电流传感器的屏蔽外壳。研究了电流传感器的变送方法,设计了适合远距离传输的变送电路。 利用所研制的高精度无源单匝穿心式小电流互感器,建立了一种基于FFT的介质损耗测量方法,它可以有效地消除谐波和工频信号波形不工整的影响,并进行了实验验证。