【高频电流互感器设计】高频电流互感器（HFCT）测量电力电缆上的瞬态电流信号，如局部放电（PD）附Matlab代码

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🔥 内容介绍

本研究聚焦高频电流互感器（HFCT）在电力电缆局部放电（PD）瞬态电流信号测量中的应用，深入分析其工作原理与设计需求。通过探讨 HFCT 的结构设计、材料选型、参数优化等关键环节，提出一套完整的设计方案。同时，对设计完成的 HFCT 进行性能测试与分析，验证其在高频信号测量下的准确性与可靠性。研究成果为电力电缆局部放电在线监测提供了有效的检测手段，有助于提升电力系统运行的安全性与稳定性。

关键词

高频电流互感器；电力电缆；局部放电；瞬态电流信号；互感器设计

一、引言

1.1 研究背景与意义

随着电力系统的不断发展，电力电缆的应用愈发广泛，成为城市电网和长距离输电的关键组成部分 。然而，电力电缆在长期运行过程中，受电场、热场、机械应力及环境因素等影响，易出现局部放电现象 。局部放电是电力电缆绝缘劣化的早期征兆，若不及时检测与处理，可能引发电缆绝缘击穿，导致电力中断，甚至引发火灾等严重事故 。高频电流互感器（HFCT）能够有效测量电力电缆上的瞬态电流信号，捕捉局部放电产生的高频脉冲电流，为电力电缆的局部放电在线监测提供关键技术支持 。因此，开展 HFCT 的设计研究，对于提高电力电缆局部放电检测的准确性和灵敏度，保障电力系统的安全稳定运行具有重要意义 。

1.2 国内外研究现状

在电力电缆局部放电检测领域，国内外学者对 HFCT 的研究不断深入 。国外在 HFCT 技术研究方面起步较早，已开发出多种适用于不同场景的 HFCT 产品，并广泛应用于电力系统在线监测 。研究重点集中在提高 HFCT 的频率响应范围、灵敏度和抗干扰能力等方面 。例如，通过优化磁芯材料和绕组结构，拓宽 HFCT 的工作频带，使其能更好地捕捉局部放电产生的高频信号 。国内近年来在 HFCT 研究上也取得了显著进展，众多科研机构和企业致力于 HFCT 的国产化研发 。在磁芯材料研究、传感器结构设计以及信号处理算法等方面均有突破 。但与国外先进水平相比，在 HFCT 的精度、稳定性和可靠性等方面仍存在一定差距，需要进一步深入研究与改进 。

二、高频电流互感器工作原理

2.1 电磁感应原理

HFCT 基于电磁感应原理工作，其基本结构由磁芯和绕组组成 。当电力电缆中有电流通过时，会在电缆周围产生交变磁场 。HFCT 套在电缆外部，电缆相当于互感器的一次绕组，而 HFCT 自身的绕组为二次绕组 。根据电磁感应定律，一次绕组电流产生的交变磁场会在二次绕组中感应出电动势，进而产生感应电流 。感应电流的大小与一次电流成正比，且频率相同 。通过测量二次绕组的感应电流，即可间接获取电力电缆中的电流信息 。

2.2 高频信号特性与测量原理

电力电缆局部放电产生的瞬态电流信号具有高频特性，其频率范围通常在数十 kHz 到数 MHz 之间 。HFCT 为了能够有效测量这些高频信号，在设计上需要具备良好的高频响应性能 。一方面，采用高磁导率、低损耗的磁芯材料，减少磁芯在高频下的磁滞损耗和涡流损耗，提高对高频信号的感应能力 。另一方面，合理设计绕组匝数和绕组结构，优化 HFCT 的等效电路参数，拓宽其频率响应范围 。通过这些设计，HFCT 能够准确感应局部放电产生的高频瞬态电流信号，并将其转换为易于测量和处理的电信号 。

⛳️ 运行结果

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