高频变压器磁饱和电流测试方法研究
电磁式电流互感器饱和特性研究
题 目电磁式电流互感器饱和特性研究摘要电磁式电流互感器是一种以电磁感应原理为基础，具有励磁特性，这种励磁特性是非线性的，能够变换电流并且普遍应用于电力系统中。
当出现较大故障电流时，特别是非周期性成分和铁芯的剩余磁性，会导致明显的磁饱和励磁电流增加，从而使得电流互感器性能下降，这是由于继电器针对两次电流畸变而产生的保护作用而导致的。
互感器是测量用的变压器，又称仪用变压器，多数是应用在扩大仪表的测量范围，也分为电压互感器和电流互感器两种。
测量大电流时，因导线周围产生的磁场会对仪表带来附加影响，故不能采用直接式电流表，用分流器来扩大量限时，分流电阻的功耗颇大，故通常用电流互感器来扩大电流表的测量。
电流互感器是工作于低磁感应强度的铁芯变压器。
由原、副绕组绕在铁芯上构成，而副绕组匝数很多，所接电流表内电阻很小。
所以电流互感器实质上是一个短路运行的升压变压器，是一种将大电流转换为小电流的升压变压器。
电流互感器在工作时，由于电磁的影响会对电网工作产生较大的影响。
关键词：电流互感器传变特性饱和特性AbstractElectromagnetic current transformer is a kind of excitation characteristic based on the principle of electromagnetic induction, which is non-linear, can change the current and is widely used in power system. When there is a large fault current, particularly is a periodic components and residual magnetic core, can lead to obvious magnetic saturation excitation current is added, so as to make the current transformer performance degradation, it is the result of the relay in view of the two current distortion of protection. Transformers are measurement transformers, also known as instrument transformers, most of which are used toexpand the scope of measurement instruments, also divided into voltage transformers and current transformers. When measuring high current, because of the wire around the magnetic field can influence on additional instrument, therefore cannot use ammeter directly, with shunt to expand the amount limit, power consumption of the shunt resistance is rather large, so usually use current transformer to expand the current meter measurement. Current transformer is an iron core transformer with low magnetic induction intensity. It consists of primary and secondary windings wound around the iron core, while secondary windings have many turns and the resistance of the connected ammeter is small. Therefore, the current transformer is essentially a short circuit booster transformer, which converts large current into small current. When the current transformer is working, the electromagnetic influence will have a great influence on the work of the power grid.Key words:Electromagnetic transformer Throughout the features Saturation characteristic目录摘要 (I)1 前言 (1)1.1课程题目的探讨 (1)1.2课题研究现状 (2)1.3论文主要内容 (2)2电流互感器 (4)2.1电流互感器的结构 (4)2.1.2电流互感器的原理 (8)2.2电磁式电流互感器存在的问题 (10)2.2.1 电磁式电流互感器存在的缺陷 (10)2.2.2电流互感器饱和对继电保护的影响 (11)2.2.3防止电流互感器饱和的方法与措施 (12)2.3电流互感器传变特性 (13)2.3.1 稳态传变特性试验分析 (13)2.3.2 暂态传变特性试验分析 (14)2.4小结 (14)3 结论与展望 (16)参考文献 (17)1 前言1.1 课程题目的探讨电力工业是国家发展支柱行业，与国民经济健康发展息息相关。
电流互感器大电流饱和测试技术与实现方法研究
电流互感器是电能计量装置的重要组成部分， 大电流互感器的稳定性直接关系到整个电网电能计 量的准确性。我国目前电网中使用的电流互感器大 多是 10 年前安装的，经常出现剩磁、老化等现象， 直接影响电网安全和稳定。由于 10 年前电网的容量 小，短路电流的水平较低，使得电流互感器难以满 足当前的工况需要。例如某区域 110kV 系统，其短 路 电 流 水 平 达 到 40kA，330kV 系 统 则 达 到 48kA。 目前，微机保护装置已覆盖到各大电网，进一步提 升了故障判断速度。因此，提升 CT 暂态相应特性 的动作性能十分关键。
图 1 系统短路故障图
一次瞬时电流公式：
78
中国设备工程 2017.05 ( 上 )
中国 设备 Engineering 工程
hina C Plant
is =
sin( wt + Rs + ( wLs 2U s
-Øቤተ መጻሕፍቲ ባይዱe
1 − −t ts
sin(
- Ø
其 中：TS=L jR s 为 常 数， 相角。
E2 N ( R1 + Z 2 cos ) 2 + ( X 1 + Z 2 sin ) 2
φ
3 案例分析
对某区域短路电流水平进行调研，该断面处为 330kV 变 电 站， 其 最 大 短 路 电 流 为 48kV，110kV 最 大 短 路 电 流 为 40kV。 通 过 排 查， 该 区 域 330kV 与 110kV 两种 CT 饱和均超标，存在一定风险，容 易产生差动保护错误动作。具体参数见表 1。互感 器试验结构均按用实际装置模拟真实工况。CT 二 次 负 载 设 计 中，CT5#、CT10#、CT4#、CT9#、 均采用无感电阻负载，分别实测 29.28Ω、29.2Ω、 7.848Ω、7.729Ω，二次回路设备均采用故障录波装 置。CT2#、CT7# 负载采用 4mm2 电缆 500m，其二 次回路设备采用故障录波装置差动保护，实测负载分 别 为 4.345Ω 和 4.318Ω。CT3#、CT8#， 负 载 采 用 无感电阻，二次回路设备采用母线差动保护装置，实 测负载分别为：1.358Ω 和 1.422Ω。 采集回路设计。目前数据采集装置常用分流器
高频低压平面变压器磁芯气隙的研究
第38卷第3期计算机仿真2021年3月文章编号：1006 - 9348 (2021)03 - 0190 - 04高频低压平面变压器磁芯气隙的研究王星，程志江，孟德炀，翁雄亮(新疆大学电气工程学院，新疆乌鲁木齐830047)摘要:变压器时常发生磁饱和现象。
为防止磁饱和的发生，通常在磁路中加人一段气隙或减少绕组匝数。
研究在磁回路中 加人气隙来避免磁饱和时，气隙量对高频平面变压器特性参数的影响。
以TDK铁氧体设计的髙频平面变压器为研究对象，通过理论分析计算出饱和电流和气隙量。
在ANSYS中建立3D仿真模型和电路简化模型，改变气隙量，分析高频平面变压 器的涡流场、静电场特性以及原副边电压特性，将仿真数据用MATLAB处理后，得出其电气参数变化规律。
关键词：髙频平面变压器;涡流场;静电场;磁芯气隙;磁饱和中图分类号:TP391.9 文献标识码:BResearch on Air Gap of Magnetic Core of Low Voltage H P TWANG Xing,CHENG Zhi - Jiang,MENG De - Yang, WENG Xiong - Liang(College of Electrical Engineering,Xinjiang University,WulumuqiXinjiang830047,China) ABSTRACT:Magnetic saturation often occurs in transformers.In order to prevent the occurrence of it,an air gap is usually added to the magnetic circuit or the number of winding turns is reduced.This paper studied the effect of air gap on the characteristic parameters of high frequency planar transformer when air gap was added to the magnetic circuit to avoid magnetic saturation.Taking the high frequency planar transformer designed by TDK ferrite as the research object,the saturation current and air gap were calculated through theoretical analysis.In ANSYS,a3D simulation model and a simplified circuit model were established to change the air gap and analyze the eddy current field, electrostatic field characteristics and the original and secondary voltage characteristics of high frequency planar transformer.After processing the simulation data with MATLAB,the variation law of electrical parameters was obtained.KEYW ORDS：High frequency planar transformer；Eddy current field；electrostatic field；Magnetic core gap；Magnetic saturationi引言在磁化曲线（B-H曲线）中，当磁场强度（H)达到某一 值时，磁感应强度（B)就不再随磁场强度的增加而增加了，这种现象就叫做磁饱和现象。
如何自己测量电感或变压器的饱和电流
如何自己测量电感或变压器的饱和电流？不管是ACDC变换器，还是DCDC变换器，都要校核变压器或电感的饱和电流，其饱和电流必须大于系统设定的OCP电流，并保证足够的余量。
电感的厂家数据表通常会给出其产品的饱和电流，而ACDC的变压器，例如反激变换器变压器，基本上都是工程师自己设计的，设计过程中，基于圆整的初级匝数或电感，然后调整电感磁芯的气隙大小，很少校核变压器实际的饱和电流值。
如何自己测量电感或变压器的饱和电流？1、电感或变压器的饱和电流测量步骤电感或变压器的饱和电流测量步骤如下：图1：电感的饱和电流测量1、用导线L1把直流电源的正端和电感的管脚A连接起来，导线L1的端点和电感的管脚A 可以焊起来。
2、直流电源输出电压设定在10V，设定好直流电源的限流电流，可以先设定一个较小的值，如1A。
3、将电流探头连接在示波器的接口上，电流探头的卡口端卡在导线L1上，注意电流探头的方向，和测量的电流方向一致。
4、将导线L2的一端和和直流电源的负端连接好。
5、示波器调在电流探头连接的通道触发，触发值调在较低的值，如0.2A；同时，示波器调在单次触发。
6、按直流电源输出键，输出直流电压；用手拿着导线L2的另一端，让导线头去触碰电感的管脚B端，然后迅速拿开导线L2，让导线头和电感的管脚B端脱离接触。
7、适当缩小时基，观察示波器的波形，如果电感电流的波形后面变平，则增加直流电源的限流点，重复步骤5、步骤6，直到出现如图2的电感电流波形。
8、测量电感电流波形的拐点位置，即约为电感的饱和电流。
图2中，拐点位置约为13A，电感的饱和电流约为13A。
时基（X轴）和电流刻度（Y轴）开始的时候可以先设定大一些的值，然后，依据测量波形的情况，逐渐的缩小到合适的范围，保证能看到完整的电流波形即可。
图2：电感的电流波形，L=10uH，Vin=10V变压器初级的饱和电流的测量过程同上，只是测量的时候，所加的电压可以用高一些，如使用20V，或更高的电压。
开关电源磁饱和的检测方法
开关电源磁饱和的检测⽅法开关电源磁饱和的检测⽅法⾼频变压器是隔离式开关电源中的⼀个重要部件，⾼频变压器的设计也是开关电源的⼀项关键技术。
在实际应⽤中，经常因为⾼频变压器的错误设计或者⼯艺问题⽽损坏开关电源。
造成故障的主要原因是⾼频变压器磁饱和。
下⾯介绍利⽤⽰波器检测⾼频变压器磁饱和的简便⽅法。
⼀、⾼频变压器磁饱和特性及其对开关电源的危害。
1.⾼频变压器磁饱和特性。
在铁磁性材料被磁化的过程中，此感应强度B⾸先随外部磁场强度H 的增加⽽不断增强；但是当H超过⼀定数值时，磁感应强度B就趋近于某⼀个固定值，达到磁饱和状态。
典型的磁化曲线如图9-5-1所⽰，当B约等于Bp时就进⼊临界饱和区，当B约等于Bo时就到达磁饱和区。
对开关电源⽽⾔，当⾼频变压器内的磁通量不随外界磁场强度的增⼤⽽显著变化时，称作磁饱和状态。
因磁场强度H变化时磁感应强度B变化很⼩，故磁导率显著降低。
此时⼀次绕组的电感量Lp也明显降低。
由图9-5-1可见，磁导率就等于磁化曲线的斜率，但由于磁化曲线是⾮线性的，因此磁导率并不是⼀个常数。
2.磁饱和对开关电源的危害。
在反激式开关电源中，⾼频变压器在电路中具有存储能量、隔离输出和电压变换这三⼤功能。
⼀旦发⽣磁饱和，对开关电源危害极⼤，轻则使元器件过热，重则会使元件损坏。
在磁饱和时，⼀次绕组的电感量Lp明显降低，以⾄于⼀次绕组的直流电阻（铜阻）和开关管MOSSEF的功耗迅速增加，导致⼀次侧电流急剧增⼤，有可能在限流电路还来不及保护时，开关管就已经损坏。
⼀次侧电流的增⼤，使⾼频变压器漏感产⽣的尖峰电压升⾼。
该尖峰电压与直流⾼压和感应电压相叠加后，加⾄功率开关管的漏极上，可能会超过开关管的击穿电压，⽽使得开关管击穿损坏。
发⽣磁饱和故障时主要表现在：⾼频变压器很热、开关管很烫、加载时输出电压迅速跌落，达不到设计的输出功率。
防⽌⾼频变压器磁饱和的⽅法很多，主要是适当减⼩⼀次绕组的电感量Lp。
此外，尽量选择尺⼨较⼤的磁芯并且给磁芯留有⼀定的⽓隙宽度，也能防⽌磁芯进⼊磁饱和状态。
电源变压器饱和电流测试方法
电源变压器饱和电流测试方法电源变压器饱和电流测试方法电源变压器是供电系统的重要组成部分，它的质量直接影响到整个供电系统的稳定性和可靠性。
其中，饱和电流是电源变压器的一个重要参数，影响着变压器的功率和效率。
因此，正确测试电源变压器的饱和电流是非常重要的。
下面将介绍几种电源变压器饱和电流测试方法。
一、示波器法示波器法是一种比较传统的测试方法，其原理是利用示波器测出电源变压器输出的电压波形和电流波形，通过测量电源变压器的饱和电流，来评估变压器的性能。
示波器法测试的具体步骤如下：1. 将电源变压器的输出线接入示波器。
2. 将示波器设置为测量直流信号的模式。
3. 将示波器的触发方式设置为边沿触发，并根据情况调整触发电平和触发时间。
4. 测量处于饱和状态的变压器的输出电流和电压，并计算饱和电流。
示波器法的优点是测试结果准确可靠，也不需要对电源变压器进行任何修改和操作。
但缺点是测试过程复杂，需要手动调整示波器的参数，并且需要高质量的测试仪器才能得到准确的测试结果。
二、电流传感器法电流传感器法是一种比较新颖的测试方法，它利用专业的电流传感器来测量电源变压器的饱和电流。
这种方法测试简便、可靠度高，已经被广泛应用于实际工程中。
电流传感器法的具体步骤如下：1. 将电流传感器的输出端连接至测试设备。
2. 将电源变压器的输出线接入电流传感器。
3. 让变压器达到饱和状态，并记录测试数据。
4. 根据测试数据计算出电源变压器的饱和电流。
电流传感器法不需要调节和修改电源变压器的任何参数，因此避免了潜在的人为误差。
同时，它还可以快速、准确地测量电源变压器饱和电流，因此被广泛应用于电力行业。
三、数字化测试法数字化测试法是一种新兴的测试方法，它结合了计算机技术和数码测试仪器。
这种方法可以将电源变压器的电流和电压信号数字化，并通过计算机进行数据分析，快速地得到测试结果。
数字化测试法的具体步骤如下：1. 将电源变压器的输出线接入数码测试仪器。
高频变压器磁饱和电流测试电路的设计
高频变压器磁饱和电流测试电路的设计高频变压器磁饱和电流测试电路是一种用于测量变压器磁饱和电流的电路，它能够提供准确、快速、简便的测量数据，帮助用户有效地检测变压器的磁饱和特性。
本文着重介绍如何设计高频变压器磁饱和电流测试电路，并且将分析其原理和技术特点，以期更好的利用它来检测变压器的磁饱和特性。
1.频变压器磁饱和电流测试电路的主要原理高频变压器磁饱和电流测试电路的核心是测量电流的施耐德断路器，它能够提供准确的变压器磁饱和电流测量数据，是当今市场上最可靠的测量仪器之一。
该断路器是一种双极性断路器，具有极高的灵敏度和精准性，并且能够有效地避免接收和发射失真，可以提供准确可靠的测量数据。
另外，断路器还可以通过接入微处理器，自动控制其输出电流，以便于实现准确的测量。
2.频变压器磁饱和电流测试电路的技术特点高频变压器磁饱和电流测试电路有许多技术特点，这些特点可以帮助用户更好地进行变压器磁饱和测试。
首先，它能够实现精准的测量，并且能够测量到变压器磁饱和电流特性，这在原有设备中是不可能实现的。
其次，电路的控制和操作都非常简单易行，可以帮助用户节约大量的时间和成本。
此外，该电路所用的元器件都采用最新的尖端技术，确保测量数据的准确性和可靠性。
3.频变压器磁饱和电流测试电路的应用高频变压器磁饱和电流测试电路广泛应用于变压器的磁饱和特性检测，是一种有力的测试工具。
用户可以根据测试结果进行准确判断，从而有效地检测变压器磁饱和特性，并保证变压器的质量和稳定性。
另外，该测试电路还可以检测变压器内部电路的稳定性，以及额定电压和频率的改变。
本文介绍了高频变压器磁饱和电流测试电路的主要原理、技术特点以及应用，旨在帮助用户更好地检测变压器的磁饱和特性。
高频变压器磁饱和电流测试电路的应用可以减少变压器的维护成本，从而保证变压器的运行效率和稳定性。
磁饱和裕度试验方法
6.3.8 磁饱和裕度试验方法
6.3.8.1 直接测量
如果被检电流互感器150%额定电流点在标准装置的测量范围内,可以用比较法直接测量150%点的误差。
6.3.8.2 间接测量
如果不具备在150%额定电流点测量误差的标准装置,可以通过增加二次负荷的方法间接测量，测量时选定的电流不小于额定电流的20%。
设选定的电流百分点为m%，电流互感器的额定二次负荷为Z B ，二次绕组电阻和漏电抗为Z 2，分别在二次负荷Z B ，电流百分点m%以及二次负荷2Z B +Z 2，电流百分点0.5m%下测量电流互感器的误差，得到f 1、δ1和f 2、δ2。
然后在二次负荷(150/m)Z B +(150/m －1)Z 2，电流百分点m%下测量电流互感器的误差，得到f 3、δ3。
被检电流互感器150%电流百分点下的误差按下式计算：
321150
)1501)(2(f m m f f f +-
-= (5) 321150)1501)(2(δδδδm m +--= (6)。
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4.朱莉.赵莉华.黄念慈开关电源中高频变压器工作模式的研究[期刊论文]-电工技术杂志2001(6)
5.王牧之.王君艳.WANG Mu-zhi.WANG Jun-yan反激式高频变压器的分析与设计[期刊论文]-现代电子技术2011,34(8)
河北科技大学
硕士学位论文
高频变压器磁饱和电流测试方法研究
姓名:彭爱丽
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:马洪涛
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高频变压器磁饱和电流测试方法研究
6.唐青松.吴强.曹怀志.金新民.彭方正.TANG Qing-song.WU Qiang.CAO Huai-zhi.JIN Xing-ming.PENG Fang-zheng一种高频变压器的研制方法[期刊论文]-变流技术与电力牵引2007(6)
本文链接:/Thesis_Y1473735.aspx
作者:彭爱丽
学位授予单位:河北科技大学
1.徐琦.赵珂.高银.XU Qi.ZHAO Ke.GAO Yin逆变电源中高频变压器的设计[期刊论文]-南昌航空大学学报(自然科学版)2010,24(4)
2.刘修泉.曾昭瑞.黄平.LIU Xiu-quan.ZENG Zhao-rui.HUANG Ping高频变压器的设计与实验研究[期刊论文]-变压器2009,46(3)