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申请/专利权人：三峡大学;江苏德胜电气股份有限公司

摘要：双骨架共绕组电流互感器结构及其设计方法，该电流互感器结构包括超微晶铁芯、硅钢片铁芯，超微晶铁芯为闭合铁芯，所述硅钢片铁芯上开有气隙。电流互感器结构设计中在求励磁电流和铁芯误差时，分闭合铁芯和气隙铁芯两种情况分别求解。该电流互感器采用双铁芯骨架设计，其中主要用于保护的铁芯开了气隙，可有效避免保护带来的不利影响，即可在小电流时实现测量功能，在电力系统发生故障有较大电流时，测量用的闭合铁芯达到饱和，电流从气隙铁芯流过，由于气隙铁芯的磁阻要远大于闭合铁芯磁阻，在大电流条件下不会存在饱和现象，故可实现大电流的监测，以达到保护的效果。

主权项：1.双骨架共绕组电流互感器结构设计方法，其特征在于：双骨架共绕组电流互感器结构包括超微晶铁芯1、硅钢片铁芯2，所述超微晶铁芯1为闭合铁芯，所述硅钢片铁芯2上开有气隙3；上述双骨架共绕组电流互感器结构的设计方法包括以下步骤：步骤1：根据超微晶铁芯1、硅钢片铁芯2尺寸、磁导率大小，确定磁阻Rm的大小；步骤2：超微晶铁芯1高度为h1，硅钢片铁芯2高度为h2，计算h1、h2变化时，双铁芯线圈误差；所述步骤2包括以下步骤：Step1、根据铁芯尺寸，计算铁芯截面积、平均磁路长度、平均匝长；求铁芯截面积： 其中，S1表示超微晶铁芯截面积，D1为超微晶铁芯外径，d1为超微晶铁芯内径，h1为超微晶铁芯高度，KH1为超微晶铁芯叠片系数；S2表示硅钢片铁芯截面积，D2为硅钢片铁芯外径，d2为硅钢片铁芯内径，h2为硅钢片铁芯高度，KH2为硅钢片铁芯叠片系数；平均磁路长度Lc： 其中，D为双铁芯外径，d为双铁芯内径；计算平均匝长lco： 其中，D为双铁芯外径，d为双铁芯内径，H为双铁芯总高度；Step2、根据平均匝长和二次绕组匝数确定导线长度，根据导线直径，计算出导线截面积，进而求得导线电阻；导线长度L：L＝lco×N2；其中，N2为二次绕组匝数；导线截面积SL： 其中，φ导为导线直径；导线电阻： Step3、根据电流比与匝数比的关系，计算二次电流，进而结合二次阻抗计算二次感应电动势和；二次电流I2： 其中，I1为一次电流，N1为一次匝数，N2为二次匝数；二次感应电动势E2：E2＝Z2×I2； 其中，Z2为二次线圈总阻抗，E2为二次感应电动势，I2为二次电流，S1为超微晶铁芯截面积，N2为二次匝数，f为频率；Bm表示磁通密度；Step4、由于两铁芯材料不同，其磁化曲线和损耗角曲线不同，单位长度励磁磁势H和损耗角φ不同，在求励磁电流和铁芯误差时，需分闭合铁芯和气隙铁芯两种情况分别求解；a、闭合铁芯求解励磁电流和铁芯误差；计算励磁电流I01：I01＝KF×H×Lc；KF表示工艺系数；计算铁芯误差，包括：比差： 角差： 其中，α为二次线圈阻抗角；b、气隙铁芯求解励磁电流和铁芯误差：气隙铁芯励磁电流：I02＝KF×H×Lc其中，KF取1.1-1.2；计算励磁电流有功分量、无功分量： 气隙部分的磁通密度与铁芯非气隙部分磁通密度相等，因此，气隙部分的磁场强度： Ha表示气隙部分的磁场强度，Bm表示气隙部分的磁通密度，μa表示气隙部分的磁导率，也为真空磁导率μ0，La表示气隙长度；气隙部分的励磁电流可认定为无功分量；I0eq,re＝I02,reI0eq,im＝I02,im+I02′ I0eq,re表示含气隙铁芯等效后的励磁电流有功分量；I0eq,im表示含气隙铁芯等效后的励磁电流无功分量；I0eq表示含气隙铁芯等效后的励磁电流； 表示含气隙铁芯等效后的损耗角；计算铁芯误差，包括：比差： fL2表示气隙铁芯的比差；I0eq表示含气隙铁芯等效后的励磁电流； 表示含气隙铁芯等效后的损耗角；α为二次线圈阻抗角；I1表示一次电流；角差： 其中，α为二次线圈阻抗角；δ2表示气隙铁芯的角差；I0eq表示含气隙铁芯等效后的励磁电流； 表示含气隙铁芯等效后的损耗角；α为二次线圈阻抗角；I1表示一次电流。

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