李志南，许建林，刘玮(河北轨道运输职业技术学院机车系，河北 石家庄　052165)

0　引　言

随着我国电力工业建设的迅速发展,电力系统容量不断扩大,为高压互感器的制造业提供了广阔的市场。由于浇注式电流互感器具有良好的绝缘性和可操作的形状，并且其浇注绝缘具有独特的电气性能和机械性能，防火防潮，寿命长，制造简单[1-2]，浇注式电流互感器在电流互感器发展过程中越来越受到重视。

目前,国内有一些相关电流互感器辅助设计软件的研究，如：1996年沈阳变压器有限责任公司开发出了套管型电流互感器计算机辅助设计软件，将电磁计算与绘图结合在一起，利用计算机高级语言和AutoCAD交互绘图软件包实现了套管式电流互感器的电磁计算和参数绘图；2000年，河北工业大学与天威集团合作，开发出了电流互感器优化设计计算软件，结合工程实际确立了额定电压为110 kV电流等级为2×50/5(1)A～2×1000/5(1)A的电流互感器的设计计算方法并根据具体情况选择了合适的优化设计方法[3]。但是基于浇注式电流互感器的设计软件研究还未见相关报告。针对这一情况和电流互感器自动设计软件的发展现状，总结吸取已有成果的优点，研究开发针对浇注型电流互感器的自动设计软件并进行推广应用具有相当重要且长远的意义。

1　系统组成

根据浇注式电流互感器设计一般过程[4]，本系统由初始参数输入模块、一二次绕组及铁芯输入模块、误差计算及动热稳定计算模块、界面输出模块组成。

1.1　初始参数输入模块

此模块是供用户输入设计必须的参数及性能指标，如设备最高电压、一二次电流、准确级、准确限值系数、短时热电流、工频耐受电压等。

1.2　一、二次绕组及铁芯输入模块

在此模块用户根据需要可以选择一次绕组是扁铜线还是铝线，同时选择一二次绕组尺寸。在此软件中存有常用的铁芯库，在此模块中用户根据需要可以选择铁芯类型。

一次绕组匝数=IN/I1，二次绕组匝数=IN/I2(IN为额定安匝数，I1、I2为额定一、二次电流)，绕组尺寸选择时要尽量满足热稳定性，软件会给出相应范围提示，铁芯尺寸选型时要考虑铁芯绕上二次绕组后，给一次绕组及其绝缘留有足够空间。所以软件设计时要充分考虑绕组和铁芯之间的制约关系。

1.3　误差计算及动热稳定计算模块

国家标准规定，对于测量用电流互感器，在规定电流下，其电流误差和相位误差不应超过规定允许限值。根据标准选择出相应准确级所要进行的误差计算点，对这些误差点进行电流误差和相位误差的计算，同时进行复合误差计算[5-6]。

fL(%)(电流误差)= - (IN)0×sin(a+θ)×100/[(IN)1nI1/I1N]

(1)

δ(ˊ)(相位差)=(IN)0×cos(a+θ)×3 440/[(IN)1nI1/I1N]

(2)

以上两式中:a为阻抗角;θ为铁芯损耗角;(IN)0为单位长度励磁磁势;(IN)1n为额定一次磁势;I1为实际一次电流;I1N为额定一次电流。

如果电流误差不符合要求，采用减匝补偿fb(%)=(N2n-N2)×100/N2n补偿后电流误差为f(%)=fL(%)+fb(%)；ε(%)(复合误差)=(f2+δ2)1/2。

计算完误差后进行动热稳定性计算，如果不满足误差或动热稳定性，提示用户对绕组或铁芯参数重新选择。

1.4　界面输出模块

如果上述误差及动热稳定性运算满足规定要求，则提示用户所选参数满足误差及动热稳定性设计合理，点击完成设计按钮会自动弹出输出界面。界面显示一、二次绕组匝数、铁芯相关尺寸及绝缘厚度[7]等参数。完成浇注式电流互感器相关设计。

2　软件结果与手工运算结果对比

2.1　手工运算设计

根据国标和订货条件技术条件，选择了一套浇注型电流互感器相关参数。如表1所示。

表1　电流互感器参数

表2为通过手工运算得到以下符合误差要求的相关设计数据。

表2　手工运算设计结果

2.2　软件设计步骤及结果

根据浇注式电流互感器设计一般过程，利用VC++语言编写界面及计算程序，进行一、二次绕组及铁芯和绝缘的设计[8]，浇注型电流互感器自动设计软件的流程如图1所示。

图1　软件设计流程图

软件进行设计浇注型电流互感器第一步是进行基本参数的输入，然后根据输入的参数进行热稳定计算判定出符合要求的一次绕组最小截面积，进行相应提示。第二步，在各种规格绕组中，软件根据提示的最小截面积选择相应符合要求的一次绕组参数，用户选择二次绕组规格尺寸，接下来判断选择铁芯的构造。第三步对选择好的铁芯和绕组再一次进行动热稳定性判定，如果不满足误差或者动热稳定性，软件会给出相应提示，回到绕组规格选择原始位置重新选择。如果所选参数、绕组和铁芯的数据全部符合误差及动热稳定运算，则会给出根据用户选择设计出的浇注型电流互感器的绕组匝数、选用绕组的规格、尺寸和铁芯尺寸以及浇注绝缘厚度。将2.1中同等电流互感器参数输入自动设计软件初始页面中，设计结果显示如图2所示。

图2　人机交互界面

手工运算和自动软件设计两种设计方法结果对比可得出以下结论：

(1)手工运算设计除查询相关设计规范外，需要进行大量复杂繁琐的运算，而且会有误算的发生，还要从头算起，工作量巨大。而由软件设计，过程直观明了，最重要的是快速、精确。可以通过上一步下一步的操作对设计进检查确认，软件还会给出相应具体步骤的问题提示，使问题更具有针对性，大大优化了浇注型电流互感器的设计过程。

(2)手工运算设计和软件设计结果对比基本达到了一致，证明了软件设计的可信度。

3　结束语

本软件不仅能够进行高精度、快速的运算，人机交互界面简单明了，还可以更加直观地进行参数输入及修改。在软件设计之前，依据电流互感器设计规则手工运算进行了一套浇注型电流互感器的设计。详细地掌握了设计流程，然后进行软件开发研究，在软件上进行了此套电流互感器的设计校验，基本上实现了准确、完整的优化设计。使用此软件可以实现户内户外浇注式电流互感器的自动设计，使用起来方便快捷。能为企业提高市场竞争力，也可以为国家电网建设和改造自动化、信息化、智能化发展作出贡献。

由于现阶段只是实现了浇注型电流互感器设计过程中最基本的绕组匝数、铁芯尺寸和主绝缘的设计，对于完备的浇注型电流互感器设计还不充分，还有进一步开发的空间。此外，在铁芯设计方面，由于搜集的铁芯资料有限尚不完备，以后搜集详尽后，可以建立数据库，利用VC访问数据库的功能实现更加合理广泛的设计。

目前，该软件还没有进行相关企业的推广应用，待软件完善以后在互感器设计企业进行相关推广，可以给企业节省大量的人力物力，创造可观的经济价值同时提高企业的竞争力。并且可以把相关技术运用到变压器设计领域，为电力行业的智能自动化发展作出相应贡献。

参考文献：

[1] 郑忠言,邸春程. JLSFW-10型环氧树脂浇注式户外三相组合互感器的研制[J]. 电气开关,2009,47(1):57-58.

[2] 罗志波,张跃庭. 环氧树脂在高压电器绝缘中的应用[J]. 山东化工，2011，40(5)：96-97+99.

[3] 郭卉. 电流互感器优化设计计算软件的研究与开发[D].天津：河北工业大学,2000.

[4] 凌子恕.高压互感器技术手册[M].北京：中国电力出版社,2005.

[5] 李丽娟,常显跃. 浇注式电流互感器高动热稳定电流的设计[J]. 高电压技术，2003，29(11):63-64.

[6] 田晓倩,李宝树,申路. 直流偏磁下电流互感器误差特性分析[J]. 高压电器，2013，55(11):104-109.

[7] 宋晓光,史鸿威,左智华,等. 环氧树脂浇注电流互感器制造工艺的研究[J]. 科技创新导报,2012,9(10):56.

[8] 翟华春,胡敏强. 电流互感器计算机辅助设计软件包[J]. 江苏电机工程，1999，18(4)： 22-28.