零磁通互感器在电气设备绝缘在线监测系统应用

关键字：零磁通互感器，漏电流测量

    本文介绍了基于零磁通互感器原理测量微弱漏电流的方法，证明零磁通互感器技术是一种高可靠性的技术，在诸如变压器铁芯漏电流在线监测等系统中得到推广和应用。

1、引言

    随着我国智能电网的发展，越来越多的电力设施需要纳入监测系统，其中对于变压器类的铁芯接地泄漏电流的监测也成为监测系统里不可或缺的一部分。对于小电流的监测，尤其是毫安级（甚至微安级）漏电流来说，常用的互感器、霍尔传感器、磁通门电流传感器等都不再适用。因为电流太小，普通的电流传感器无法准确测量。使用更高级的软磁性材料比如非晶，超微晶，坡莫合金等高磁导率的材料，在过去一直是提高互感器性能的不二法门，但依然遇到瓶颈。要想提高互感器的测量精度，减少比差，常用的办法还有增加线圈的匝数，而增加匝数的结果是互感器的输出电流更加微弱，从而使后级处理几乎无法测量。为了增大副边的电流输出，则必须减少副线圈的匝数，而减小匝数又会导致互感器的比差和角差急剧增大。怎样解决上面的矛盾，对于测量元件厂家提出了挑战。

大型变压器，铁芯接地电流需要被有效监测 

2、零磁通互感器工作原理

     理想的互感器是原副边严格保持匝比关系，能量无损耗的从副边输出。但事实上总有一部分原边的能量要用于激磁电流Io而消耗掉，这个Io就是误差的来源。要想减小这个Io,就需要对这个激磁电流进行补偿。

自从1953年美国的A.Hubson发明双极性零磁通互感器之后，各国对该技术的研究也大致沿用此路线。

其框图如下： 调整Zp的阻值大小，以确保磁芯I内的磁通为零。  

3、零磁通互感器的屏蔽

     为了能够准确的测量微小的电流（比如几十微安），还需要对外界的干扰进行有效屏蔽。针对电场屏蔽和电磁场屏蔽需要分别采取不同的方法，本应用中就用到了铜皮层，硅钢层和坡莫合金层，用于对不同类型的干扰进行屏蔽，从而使输出稳定。

4、零磁通互感器的优缺点

     因为零磁通互感器固有的高精度，以及可以测量微弱小电流的特点，可以应用在很多需要在线测量小电流的场合，比如电气设备绝缘漏电流的在线监测。基于该技术可以制作变送器，用于测量差分电流，并使其输出标准的电流或电压信号，如DC4-20mA，DC0-5V等。同时为了满足高精度电压测量的要求，还可以做成零磁通电压互感器。但是零磁通互感器的加工工艺复杂，使用当中需要连续调节补偿电阻以获得真正的零磁通（或微磁通）状态，实际使用时为了获得较高精度，还需对外界干扰进行有效屏蔽，导致其体积较大，成本较高。

5、   结束语

     零磁通互感器由于其具有的高精度和可以低匝比的特性，使其可以应用在很多对精度或小电流测量有特殊要求的场合，实际上近年来零磁通互感器已经在电气绝缘监测系统中得到了良好的应用。