如何測量微安級漏電流？-零磁通互感器在電氣設備絕緣在線監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測等系統(tǒng)中得到推廣和應用。

1、引言

隨著我國智能電網的發(fā)展，越來越多的電力設施需要納入監(jiān)測系統(tǒng)，其中對于變壓器類的鐵芯接地泄漏電流的監(jiān)測也成為監(jiān)測系統(tǒng)里不可或缺的一部分。對于小電流的監(jiān)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(shù)，而增加匝數(shù)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(shù)，而減小匝數(shù)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(zhàn)。

大型變壓器，鐵芯接地電流需要被有效監(jiān)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(fā)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(wěn)定。

零磁通漏電流變送器，LJIB系列，有效監(jiān)測微安級電流變化

4、零磁通互感器的優(yōu)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(jiān)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(xù)調節(jié)補償電阻以獲得真正的零磁通（或微磁通）狀態(tài)，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(jiān)測系統(tǒng)中得到了良好的應用。