电流互感器用升流器容量的确定及应用
内容提要 对电流互感器用升流器容量的确定及使用中的注意事项进行了介绍。
关键词
电流互感器 升流器 容量确定 应用
升流器属特殊变压器，其与调压器配合，调节供电回路的电流。升流器的输出电压和输出电流根据工作要求，可以升压降流，也可以降压升流。而且大部分作成多抽头的，每档电压电流一般相差2～3倍。现在国产电流互感器的额定一次电流从0.1~1000A，有的电流变化还要大，达几十万倍。升流器要提供大小不同的电流，应该采用二次抽头来改变二次输出的电压和电流。现今生产的升流器很少是通用的，不同类型的升流器有各自的具体用途。因此，必须根据实际使用情况来选择升流器。
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升流器容量的确定
在校验电流互感器时，除了标准电流互感器和互感器校验仪外，还需要升流器提供给电流互感器10%～120%额定电流。校验时，需要调压器调节电源，给升流器提供能量，升流器再给电流互感器提供一次额定电流。调压器的输出电压和电流决定了调压器的额定容量S调即：
S调=UI（VA）………………………………….（1）
同样升流器的容量S升与输出电压U和电流I的关系也应满足式（1）的要求。
要合理地设计升流器各档容量，就必须对升流器的具体使用情况进行分析。在电流互感器检定线路中，升流器主要消耗的容量有： （１）标准互感器和被测试互感器本身及其所消耗的容量。一般互感器本身消耗的容量为5～50VA，标准互感器所带负载为5VA，被测试互感器所带负载为5～50VA，升流器主要消耗的容量合计不超过140VA，基本上与额定一次电流大小无关。
(2) 互感器一次回路联接导线所消耗的容量。如果在不同的额定一次电流下，联接导线长度和电流密度都基本相同，那么联接导线所消耗的容量就与电流成正比。当电流大于2000A时，联接导线的电抗值大于电阻值，且电抗值只与导线长度及其所包围的空间面积有关，而与导线的电流密度无关，于是电抗所消耗的无功容量就与电流的平方成正比。
根据以上分析，检定互感器用的升流器实际需要的容量S与额定一次电流I1的关系如下：
当I1＜10A时
S=100～200（VA）………………………….（2）
即小电流时，检定互感器用的升流器容量为常数，与额定一次电流的大小无关。
当I1＝10～2000A时
S＝K1 I1＋100～200（VA）………………….（3）
式中K1＝２～４（V）与联接导线的长度和电流密度，以及回路的接触电阻有关。当I1＞200A时，100～200VA这个常数项可以略去不计，则容量与电流成正比。电压为常数，即Ｕ＝K1＝２～４V。
当I1＞2000A
S=K2I12………………………….（4）
式中 K2=（0.5～1）×10-3(Ω) 主要与联接导线的长度及其所包围空间面积有关，即在大电流时，检定互感器用的升流器容量与电流平方成正比，阻抗为常数，Z=K2=0.5～1（mΩ）。
对于检定电流互感器专用的升流器，由于检定线路的功率随一次电流减小而下降，因此对于输出电流为5～2000Ａ的升流器，要求每档的功率相应为：2000Ａ、5ｋＶＡ；500Ａ、2ｋＶＡ；100Ａ、0 .5ｋＶＡ；10Ａ以下为0.1～0.2ｋＶＡ。因为电流互感器的一次电流在10Ａ以下时，其一次输入阻抗随一次电流的减小而几乎成平方的增大。因此一次电流越小，选用升流器的输出电压越高。例如:10Ａ选10～20Ｖ，5Ａ选20～40Ｖ，1Ａ选80～160Ｖ，0.1Ａ选500～1000Ｖ。这符合负载电流接近升流器的额定输出电流时升流器的实际功率最大。
根据以上分析，检定互感器用的升流器应采用冷轧硅钢片环形穿心式。环形穿心式升流器具有结构简单、制作和使用方便的特点。既可单台小容量单独使用，又可并联成大容量联合使用，线圈漏抗小，输出相同的大电流。所需容量比方形铁芯固定线圈升流器小，选用穿心式升流器不仅要选额定功率，还要选最大的额定输出电流，即穿心一匝时的额定电流。例如同是20ｋＶＡ的升流器，一个一匝额定输出电流为2ｋＡ，额定电压为10Ｖ，另一个一匝额定电流为10ｋＡ，额定电压为2Ｖ，前者的体积和重量都要比后者大得多，而且前者不能代替后者，而后者只要穿心5匝就可代替前者，只是这时使用不如前者方便。因此，穿心式适用于1000Ａ以上的大电流升流器，而且电流越大越合适，对于检定大电流互感器特别有利。
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升流器的实际应用
为了便于操作和运输，设计升流器时可将其设计成多**立产品，每台升流器原边设计成多绕组，利用升流器原边串并联及多台升流器的串并联来调节升流器的输出电流和电压。另外，用经过特殊处理的材料来提高铁芯的导磁率，并增大升流器铁芯截面积、减少绕组匝数、采用无定向绕法等措施消除产生漏抗因素，以提高升流器运行时的功率。
升流器的联接方式有3种。一是升流器串联使用，是将多台升流器的原边顺次串联，它适用于单台输出电压不足的情况，输出电压为单台升流器的3倍，输出最大电流为单台升流器的最大电流。二是升流器的并联使用，是将多台升流器的原边并联，适用于单台输出电流不足的情况，输出电压不变，输出最大电流为单台升流器的3倍。三是升流器混联使用，是将多台升流器的原边部分串联部分并联，用于电压、电流都不能满足要求的情况，总输出容量为单台容量之和。
另外，为适应实际工作需要，可由容量不同的2台调压器并联输入、经过中间变压器串联输出后，提高调压器的输出电压即提高升流器的输入电压，使升流器的铁芯工作点接近饱和区，既增大了升流器的容量，又缓解了调压器过载的矛盾。
例如为校验变电点2500/1A电流互感器误差时设计为2台20KVA的升流器，每台升流器原边有2个绕组，每绕组60匝，额定输入电流为80A，输入电压为0～４３０Ｖ，为升流器原边两绕组串联时副边输出电压为２Ｖ/匝，为升流器原边绕组并联时副边输出电压为４Ｖ／匝。使用中若发现调压器容量不能充分利用时，则可以在调压器输出端并联一组耐压水平合适的电容器提高功率因数，实现电流谐振，减少无功损耗，使调压器容量得到充分利用。
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使用升流器时的注意事项
（１）不能误认为凡是要小电流的升流器都要选用高电压。例如在测铁心导磁性能时，在一匝励磁绕组中，需要输入电流0.1Ａ，如果选用输出电压为500～1000Ｖ就很危险。因为这时铁心绕组一匝的阻抗很小，负载容量也很小，应选用最低的输出电压，如4Ｖ或1Ｖ，否则可能因电压太高电流太大而烧坏测试品，甚至烧坏升流器。
（2）升流器输出大电流，遇到电流输出不够时，盲目地增加穿心匝数是不可取的。首先，可能导致励磁电流超过升流器、调压器及电源的额定容量，而损坏设备。其次，升流器过度超容量时，升流器铁心饱和，在此情况下会发生升流器输出波形畸变，影响电流互感器检定中误差数据的准确性。另外，由于铁心饱和，升流器输出电压与穿心匝数并不成比例增加，从而输出电流增加不明显或无变化。
（3）升流器串联使用时，接线中应注意极性不能接错，否则使输出电压互相抵消。
（4）升流器使用时，尽量选用低额定输出电压档，这时允许输出电流最大，以确保试品和升流器的安全使用。
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