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零磁通互感器在電氣設備絕緣在線監測系統應用

關鍵字：零磁通互感器，漏電流測量

    本文介紹了基于零磁通互感器原理測量微弱漏電流的方法，證明零磁通互感器技術是一種高可靠性的技術，在諸如變壓器鐵芯漏電流在線監測等系統中得到推廣和應用。

1、引言

    隨著我國智能電網的發展，越來越多的電力設施需要納入監測系統，其中對于變壓器類的鐵芯接地泄漏電流的監測也成為監測系統里不可或缺的一部分。對于小電流的監測，尤其是毫安級（甚至微安級）漏電流來說，常用的互感器、霍爾傳感器、磁通門電流傳感器等都不再適用。因為電流太小，普通的電流傳感器無法準確測量。使用更高級的軟磁性材料比如非晶，超微晶，坡莫合金等高磁導率的材料，在過去一直是提高互感器性能的不二法門，但依然遇到瓶頸。要想提高互感器的測量精度，減少比差，常用的辦法還有增加線圈的匝數，而增加匝數的結果是互感器的輸出電流更加微弱，從而使后級處理幾乎無法測量。為了增大副邊的電流輸出，則必須減少副線圈的匝數，而減小匝數又會導致互感器的比差和角差急劇增大。怎樣解決上面的矛盾，對于測量元件廠家提出了挑戰。

大型變壓器，鐵芯接地電流需要被有效監測 

2、零磁通互感器工作原理

     理想的互感器是原副邊嚴格保持匝比關系，能量無損耗的從副邊輸出。但事實上總有一部分原邊的能量要用于激磁電流Io而消耗掉，這個Io就是誤差的來源。要想減小這個Io,就需要對這個激磁電流進行補償。

自從1953年美國的A.Hubson發明雙極性零磁通互感器之后，各國對該技術的研究也大致沿用此路線。

其框圖如下： 調整Zp的阻值大小，以確保磁芯I內的磁通為零。  

3、零磁通互感器的屏蔽

     為了能夠準確的測量微小的電流（比如幾十微安），還需要對外界的干擾進行有效屏蔽。針對電場屏蔽和電磁場屏蔽需要分別采取不同的方法，本應用中就用到了銅皮層，硅鋼層和坡莫合金層，用于對不同類型的干擾進行屏蔽，從而使輸出穩定。

4、零磁通互感器的優缺點

     因為零磁通互感器固有的高精度，以及可以測量微弱小電流的特點，可以應用在很多需要在線測量小電流的場合，比如電氣設備絕緣漏電流的在線監測。基于該技術可以制作變送器，用于測量差分電流，并使其輸出標準的電流或電壓信號，如DC4-20mA，DC0-5V等。同時為了滿足高精度電壓測量的要求，還可以做成零磁通電壓互感器。但是零磁通互感器的加工工藝復雜，使用當中需要連續調節補償電阻以獲得真正的零磁通（或微磁通）狀態，實際使用時為了獲得較高精度，還需對外界干擾進行有效屏蔽，導致其體積較大，成本較高。

5、   結束語

     零磁通互感器由于其具有的高精度和可以低匝比的特性，使其可以應用在很多對精度或小電流測量有特殊要求的場合，實際上近年來零磁通互感器已經在電氣絕緣監測系統中得到了良好的應用。