鉗式電流互感器技術性能考核及驗證

依據(jù)《JJ G313 - 94測量用電流互感器國家計量檢定規(guī)程》、《GB1208 - 1997 電流互感器國家標準》、《ZBN21007 - 88鉗形電流形國家專業(yè)標準》，制定了如下測試考核項目即: 考核驗證比差、角差的線性，升降變差，被測載流導線的位置相關性，鉗口開、合變差，短期穩(wěn)定性，頻率特性，電磁干擾試驗，溫度特性試驗，以及與標準數(shù)字功率電能表結合的整體性能測試，與有源負載構成精密鉗形電流/電壓轉換器的性能測試等項目。在我所互感器試驗室用由BL 3401型電流比例標準(精度為0.0005級)和HEG5型互感器校驗儀組成的互感器校驗裝置對ECCT-1型鉗形電流互感器進行反復多次的全性能考核，測試結果表明所研制的兩個樣品，其線性和變差均優(yōu)于0.1級電流互感器的技術指標，其中NO∶1號夾鉗的非線性可達0.015 %。

電磁式電流互感器已能達到很高的精度，但鉗形電流互感器由于要開口，導磁系數(shù)將不可避免地大大降低，如果不采取補償措施，其測量準確度很難提高，且位置相關性也很大。

針對上述問題，本設計方案中主要采取了以下三種措施，其一，選用高導磁率的鐵磁材料鐵鎳合金，起始相對導磁率為40000 ，最高可達100000；其二，采用自平衡電子補償式電路對互感器進行補償；其三，采取特殊的屏蔽措施，減小泄漏干擾以保證鐵心中剩余磁通檢測的準確性。

采用的運算放大器要求失調電壓、失調電流及溫度漂移盡可能小，開環(huán)放大倍數(shù)大，頻帶寬。本樣品中運放失調電壓為0.15mV ，失調電流為1μA ，交流零電壓< 100μV 。也就是說這時的互感器將設有誤差，這就是通常所說的零磁通原理。

靠自身實現(xiàn)零磁通是不可能的，必須靠外界條件的補償才能達到。本設計中采用自平衡電子補償?shù)脑?。運放輸出電壓與二次繞組串聯(lián)產生電流所產生的磁通對鐵心去磁，使鐵心達到平衡。

在理想狀態(tài)時，運放的放大倍數(shù)為鐵心接近于零磁通狀態(tài)。由于這類互感器的二次電流幾乎全部由外電源通過運放供給，不從二次繞組的感應電勢取電流，因而自平衡電子補償式電流互感器可達到很高的精度。事實上完全的零磁通狀態(tài)是達不到的，鐵心中必須有一點微弱的剩余磁通才能使放大器輸出二次電流。放大器的放大倍數(shù)越大，補償效果越好，但太大了會引起振蕩，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，這兩者是相互制約的。

運放開環(huán)放大倍數(shù)一般很大，因此輸入端可視為虛地點，互感器二次工作在短路狀態(tài)，可視為空載，因而放大器對鉗形互感器的影響極小。經多次實測也證明這樣構成的電流/電壓轉換器仍可達到0.1級的準確度 。

額定變比:5A/5mA

額定伏安數(shù):0100125VA

工作頻率:50Hz(45Hz～65Hz)

比差和角差:均優(yōu)于0.1級

測量范圍: (120 %～1 %) IN

絕緣電阻(一次導線對二次線圈及外殼):≥1000MΩ

工作電源: 15V (電池供電時: ±9V ，容量> 150mAh)

電源功耗:180mW

自熱時間:5分鐘

工作環(huán)境溫度: - 10℃～40℃

尺寸:190mm×50mm×40mm

鉗形電流互感器小電流特性較好，當被測電流在(120 %～10 %) IN范圍內變化時，比差和非線性均<±0.02 % ，角差非線性≤0.6′。工作電源設計成交直流兩用，既可用交流供電也可用可充電電池供電。如在其輸出端接上一有源負載就能實現(xiàn)精密交流電流/電壓轉換，輸出電壓可在0～5V范圍內任意調整。鉗形電流互感器載流導線位置相關性變差小，抗干擾能力較強，如將它接到高準確度的功率電能表、電流表、相位表，就能進行更準確的現(xiàn)場檢測，既安全又可提高工作效率。

人們越來越關注現(xiàn)場電流、相位、功率、電能的高準確度測量。為了達到這一目的，往往需要通過反復拆、接線將高精度測量儀表的電流互感器串入電路，這既不安全又費時。用現(xiàn)有的鉗形電流電流互感器由于其準確度等級低，極大地限制了測量準確度的提高。解決這一問題的關鍵是研制出高精度的鉗形電流互感器，這里簡稱為(電流夾鉗) 。

經過兩年的艱苦努力，在提高小電流鉗形電流互感器的精度方面作了一些初步的嘗試，取得了一些進步，但由于經驗和時間所限深感在本次研制中還存在一些不足，無論在結構設計和加工工藝等方面都還加以改進。我們將不斷地努力探索、改進，在今后的試驗研究中一定能夠制造出性能更好、精度更高的各類鉗形電流互感器，爭取批量生產，擴大應用范圍 。