升流器设计方案与规格优化

原来生产的升流器，大部分都采用等容量设计，即各档都设计成相同的容量。有些专用的升流器，按等电流设计，即改变二次电压时，二次都按相同的电流设计。

单就独立的升流器本身来看，一般概念认为按等容量设计是最合理的，各档的容量都相同，升流器的容量都能得到充分的利用，效果最好。但是升流器很少是通用的，而总是有它实际的用途，因此必须将升流器与它具体的使用条件结合起来进行分析。例如对于本书所述用于检定电流互感器的升流器，就不难看出不少按等容量设计是很不合理的，不仅浪费了材料，有的甚至还不好用。

在20世纪50年代生产的HE6型互感器成套检定装置，其中大升流器就是按等容量设计制作的。升流器的容量为5kA、30kVA，由两组串并联结构组成（图2-3），4档的额定电压和额定电流分别为：6V、5kA；12V、2.5kA；75V、400A和150V、200A，但当用此升流器检定一次电流为5A的电流互感器时，用12V档，容量只有60VA，不够；而用75V档，容量375VA，按式（2-30）计算，只需50～200VA，显然是太大了，而这时设计容量却高达30kVA，实在是极大的浪费。

原来升流器与变压器一样，都是采用叠片铁心，再将绕制好的线圈，套装在铁心上，这样不管输出电流大小，都做成固定绕组。当输出电流超过1kA时，输出绕组有的用铜排卷制，有的就用汇流排。如上所述30kVA、5kA的大电流升流器，两个1匝的绕组是用两组汇流排构成。这种大电流固定绕组的感抗很大，接触电阻也大，升流器本身的阻抗压降大，从而减少了其输出容量。近几十年来，由于冷轧硅钢片环形铁心的广泛应用，升流器与大电流互感器一样，也尽量采用环形铁心，不仅可以提高铁心的磁密，减小铁心尺寸，而且当输出电流大时，还可以做成穿心式的，即升流器没有一次绕组，没有接触电阻，感抗也小，能够输出更大的电流。

因此用于检定电流互感器的升流器，应按式（2-33）设计其容量。升流器在结构上采用环形铁心，较为合理，运行效果较好。

山西互感器公司据此生产的环形铁心升流器主要有以下几种规格：

1.0.5kVA升流升压器

用于检定0.1～100A电流互感器的升流器，容量为500VA，每档电压约按3的倍数增减，并按等容量设计，这样实际容量为150～500VA，满足10A以下按等容量设计。大于30A设计电压为5V，同样满足按等电压设计。

同时还考虑到此升流器也可用于检定1kV以下电压互感器，即作为1kV升压器使用，所以这实际上是检定0.1～100A电流互感器和检定4～1000V电压互感器两用的0.5kVA升流升压器。主要按升流器标志。原理线路见图2-11。

图2-11　0.5kVA升流升压器原理线路

0.5kVA升流升压器正好与0.5kVA调压器配套使用。

2.穿心式升流器(www.xing528.com)

由于100～2000A升流器应按等电压设计，因此设计2kA的穿心式升流器，就可用于100～2000A。

穿心式升流器使用最方便的当然是1匝穿心，因此1匝的开路电压是它最主要的参数，也决定它体积和重量的大小。实际使用时可根据需要，穿心1～5匝，还是比较方便的。

穿心式升流器的主要规格有：

（1）2kA、5kVA升流器，输出电压每匝2.5V。

（2）5kA、10kVA升流器，输出电压每匝2V。

（3）5kA、20kVA升流器，输出电压每匝4V。

（4）10kA、20kVA升流器，输出电压每匝2V。

相应于5、10和20kVA调压器配套使用。

上述4种升流器还都带有固定的二次输出绕组：5V或6V或8V（也可穿心2～3匝）、100A，即500VA或600VA或800VA；20V、15A即300VA。其中5V或6V或8V是按等电压设计，而20V、15A则按300VA的等容量设计。这样4种升流器穿心1～2匝，加上固定绕组，均可用于检定5A～2kA或5A～5kA或5A～10kA的电流互感器。如果还考虑0.1A的小电流互感器，那么也可按300VA等容量设计，再增加600V、0.5A，200V、1.5A，60V、5A三挡。用于0.1A时，容量为60VA，小电流互感器空载容量小，二次负荷容量也小，60VA容量一般都能满足需要。

穿心式升流器的特点是：没有大电流输出绕组，只有唯一一个输入绕组；在相同的输出电压下，如果电流增大一倍，容量也增大一倍，只要加粗一倍输入绕组的导线并适当加大穿心窗口直径即可，体积和重量都增加不多，因此穿心式升流器最适用于大电流。例如上述两种20kVA的升流器，额定电流分别为5kA和10kA；从直观上容易认为，既然容量相同，那么电流大的一定体积重量也大。实际正好相反，因为5kA的升流器每匝电压4V，而10kA的升流器每匝电压只有2V，为前者的一半，即其铁心截面也只有前者的一半，所以其体积和重量也都小了1/3左右。

在检定电流互感器时，使用5kA、20kVA升流器，因为其输出电压每匝4V较大，输出电流就能达到5kA。而使用10kA、20kVA升流器，因为其输出电压每匝2V较小，虽然允许输出电流10kA，而实际输出电流很可能达不到5kA。但是要检定10kA的电流互感器，当然不能用5kA、20kVA升流器，而只能用10kA、20kVA升流器，其输出电压太低，可用两台输出串联的线路，使输出电压提高到4V，输出容量达到40kVA，这就有可能使输出电流达到10kA。尽管用两台5kA、20kVA升流器，采用输出并联线路，也允许输出电流达到10kA，输出容量达到40kVA，但是并联线路容易在两升流器之间产生环流，一般不宜采用。

由此可见，穿心式升流器应尽可能设计成大电流的，体积小重量轻。可穿心多匝输出所需的电流，如容量不够则可采用两台串联线路。例如需要500A、1.5kVA升流器，可设计2kA、1.5kVA，输出电压只有0.75V。需要输出500A时，可穿心4匝，输出电压达到3V，可以升到120%额定电流。而用来检定2kA互感器时，可与另一台2kA、3kVA升流器串联，输出电压达到2.25V，一般也可升到120%额定电流。