本文研究的返回導(dǎo)體是指電流互感器的結(jié)構(gòu)本身實(shí)際存在的“返回導(dǎo)體”，電流互感器二次繞組的復(fù)合誤差實(shí)測(cè)值往往大于設(shè)計(jì)值, 甚至超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值, 其主要原因就是返回導(dǎo)體的影響。為減少互感器結(jié)構(gòu)本身的返回導(dǎo)體的影響，可采用二次線(xiàn)匝不均勻分布的方法，必要時(shí)可采用附加屏蔽繞組。

返回導(dǎo)體的形成及返回導(dǎo)體中電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)二次繞組復(fù)合誤差的影響（計(jì)算略）

電流互感器存在返回導(dǎo)體時(shí)，一次磁場(chǎng)不再是分布均勻的同心圓族， 可能會(huì)出現(xiàn)局部磁場(chǎng)集中, 破壞了鐵心磁場(chǎng)的均勻性，從而對(duì)復(fù)合誤差造成影響。

U形一次繞組有兩根引線(xiàn)，若環(huán)形二次繞組套裝在一根引線(xiàn)上，另一根引線(xiàn)和環(huán)部導(dǎo)體就是返回導(dǎo)體。由于返回導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生的磁通經(jīng)過(guò)鐵心，靠近返回導(dǎo)體一側(cè)的鐵心的磁密增加，遠(yuǎn)離返回導(dǎo)體一側(cè)的鐵心的磁密減少，使得鐵心各段的磁密不等。

因?yàn)檫@種外磁場(chǎng)產(chǎn)生的磁通路徑大部分通過(guò)空氣或其它非磁性介質(zhì)，鐵心磁路只是極小一段，所以其磁感應(yīng)強(qiáng)度與空氣或其它非磁性介質(zhì)的磁導(dǎo)率成正比，而且磁力線(xiàn)與二次繞組相鏈，在正常工作情況下是使二次漏抗增加的漏磁。電流互感器在額定電流左右工作時(shí)磁化曲線(xiàn)接近于線(xiàn)性, 在這種情況下,測(cè)量級(jí)的誤差和保護(hù)級(jí)的額定電流誤差實(shí)測(cè)值與計(jì)算值基本吻合。

圖1磁化曲線(xiàn)

由圖1及計(jì)算得知，在電流互感器的二次負(fù)荷及其它參數(shù)已定的情況下， 電流互感器在額定電流左右工作時(shí)，鐵心磁通磁密處在磁化曲線(xiàn)的直線(xiàn)段，磁導(dǎo)率和磁通磁密呈線(xiàn)性增長(zhǎng)，所以二次繞組額定電流誤差實(shí)測(cè)值與計(jì)算值基本吻合。

但當(dāng)一次電流增長(zhǎng)到一定值以后，即在大的過(guò)電流情況下，隨著磁通磁密進(jìn)入飽和，磁通磁密增加，導(dǎo)磁率下降很快，誤差迅速增大，這可能會(huì)造成誤差超過(guò)限值，在此情況下, 隨著靠近返回導(dǎo)體一側(cè)的鐵心磁通磁密的加大，即局部磁場(chǎng)很強(qiáng),所以會(huì)出現(xiàn)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的明顯差別。當(dāng)實(shí)際一次電流低于額定值時(shí)，磁通磁密和磁導(dǎo)率下降，但此時(shí)磁導(dǎo)率下降更快，所以也會(huì)出現(xiàn)實(shí)測(cè)值與計(jì)算值的明顯差別。

減少返回導(dǎo)體影響的措施

1 采用二次線(xiàn)匝不均勻分布的方法

受返回導(dǎo)體影響，如果二次繞組的線(xiàn)匝均勻分布，則鐵心磁通會(huì)不均勻, 復(fù)合誤差很大, 實(shí)測(cè)值和常規(guī)計(jì)算值的差別很大。采用非均勻分布二次繞組的方法可改善鐵心磁通分布, 使其達(dá)到近乎均勻, 復(fù)合誤差很小, 實(shí)測(cè)值與計(jì)算值接近,從而降低了返回導(dǎo)體的影響。

互感器內(nèi)部返回導(dǎo)體與鐵心的相對(duì)位置是固定的，如能在緊靠鐵心附近建立與返回導(dǎo)體磁勢(shì)反相的磁勢(shì)，即可抵消返回導(dǎo)體磁勢(shì)。根據(jù)畢奧—薩伐爾定律，電流在空間某一點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與其間的距離成反比，可知離鐵心近，所需的反磁勢(shì)就小。

采用二次線(xiàn)匝不均勻分布的方法即可以起這一作用，把本來(lái)均勻分布的二次線(xiàn)匝在靠近返回導(dǎo)體側(cè)的鐵心段上多繞一些，在遠(yuǎn)離返回導(dǎo)體側(cè)的鐵心段上少繞一些，此時(shí)返回導(dǎo)體側(cè)鐵心段的二次磁勢(shì)大于正常均勻分布時(shí)的磁勢(shì)，產(chǎn)生的磁通在這一段鐵心中與返回導(dǎo)體引線(xiàn)的影響磁通方向相反，從而抵消其一部分作用。

2安裝時(shí)要保證二次繞組之間線(xiàn)匝疏密對(duì)應(yīng)

二次繞組之間也會(huì)互相影響，可能導(dǎo)致誤差變大。繞組之間的磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)方向相同，可產(chǎn)生疊加，如果兩個(gè)繞組之間磁場(chǎng)分布不均勻，疊加的結(jié)果可能打破二次繞組鐵心磁通分布均勻狀況，致使實(shí)測(cè)值與計(jì)算值誤差變大。

為避免這種情況，要采用二次繞組安裝時(shí)線(xiàn)匝較密的一側(cè)對(duì)應(yīng)另一個(gè)二次繞組的較密側(cè)，較稀疏側(cè)對(duì)應(yīng)較稀疏側(cè)。相鄰兩個(gè)繞組相鄰處導(dǎo)線(xiàn)間間隙較大，會(huì)產(chǎn)生較大漏磁，可采用繞組間使用紙圈來(lái)弱化漏磁影響。

3二次繞組存在TPY繞組時(shí)，可采用增加紙圈的方法來(lái)降低漏磁的影響。

由于TPY繞組有氣隙，這里產(chǎn)生的漏磁較大，為了避免漏磁的影響，可采用磁導(dǎo)率低的紙圈來(lái)減小這種影響，二次繞組之間可增加紙圈來(lái)降低漏磁的影響。另外，TPY繞組兩處氣隙處磁勢(shì)較弱且產(chǎn)生漏磁，安裝時(shí)要與U形一次繞組軸線(xiàn)成90°，以降低及平衡漏磁的影響。

4 采用附加的屏蔽繞組

屏蔽繞組的主要作用是保護(hù)電流互感器中的環(huán)形鐵心避免受到外界雜散磁通的影響。屏蔽繞組是在互感器鐵心上另外繞制的若干個(gè)成對(duì)的繞組，通常采用匝數(shù)相等、繞制方向相反的兩對(duì)屏蔽繞組的方案，每對(duì)繞組反極性串聯(lián)在一起。

它們的匝數(shù)，繞向和聯(lián)結(jié)方式使其在大電流互感器中產(chǎn)生一個(gè)與雜散磁場(chǎng)(由外電流在鐵心中產(chǎn)生的磁場(chǎng)) 大小相同、方向相反的泄漏磁場(chǎng),以抵消雜散磁場(chǎng)的影響。雜散磁通較高一段的屏蔽繞組感應(yīng)的電勢(shì)高于另一段，屏蔽繞組內(nèi)流過(guò)平衡電流，此電流使雜散磁通較高一段去磁，雜散磁通較低一段增磁，以達(dá)到相差很小接近平衡的程度，所以也叫平衡繞組。

設(shè)計(jì)屏蔽繞組必須遵循以下原則：環(huán)形鐵心中的最大磁感應(yīng)強(qiáng)度就最小，屏蔽效果最好；屏蔽繞組中的電流要保持較小的水平；外層繞組的局部溫升最小；所有屏蔽繞組中的電流分布要保持均勻；屏蔽繞組匝數(shù)盡可能少。

結(jié)論

電流互感器返回導(dǎo)體的影響, 是測(cè)量級(jí)和保護(hù)級(jí)復(fù)合誤差不合格的根本原因，返回導(dǎo)體的存在使一次磁場(chǎng)局部集中, 以致常規(guī)結(jié)構(gòu)繞組的鐵心磁通分布不均勻, 復(fù)合誤差特性大為劣化，要想減少返回導(dǎo)體對(duì)復(fù)合誤差的的影響，就要想辦法使繞組的鐵心磁通分布均勻。

（編自《電氣技術(shù)》，作者為黃潔、何泳濤。）