雙繞組電流互感器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

更新時(shí)間：2015-01-04

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　　霍麗麗
　　
　　（1.黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱150080；
　　
　　摘要
　　
　　本文介紹一種低壓新型電流互感器，以下簡(jiǎn)稱雙繞組電流互感器它與ARTU-M32配合使用可以，實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多終端配電線路進(jìn)行遙測(cè)的智能配電方案。該方案具有成本低、投資少、安裝接線簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，有利于低壓智能配電的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
　　
　　關(guān)鍵詞雙繞組電流互感器工作原理應(yīng)用
　　
　　0引言
　　
　　對(duì)饋線眾多的低壓配電線路，目前主要有以下方法來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：1.采用電流互感器接多功能電力監(jiān)控儀加485通訊表實(shí)現(xiàn)多路系統(tǒng)監(jiān)測(cè)；2采用電流互感器接變送器來(lái)實(shí)現(xiàn)；、使用上述兩種方案成本高、投資大。
　　
　　普通低壓電流互感器具有體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、容量大、安裝方便等特點(diǎn)，且測(cè)量范新型圍比較大，二次輸出信號(hào)或1A，但對(duì)于遠(yuǎn)程傳輸和系統(tǒng)監(jiān)控采集就沒(méi)有辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞，必須通過(guò)變送器或電力儀表。針對(duì)市場(chǎng)需求，江蘇安科瑞電器制造有限公司開(kāi)發(fā)出AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器,一次電流測(cè)量范圍5-6300A,二次有兩組輸出,一組輸出或1A,另一組輸出0-20mA,且一次電流可過(guò)載8-10倍,可直接用于系統(tǒng)采集和遠(yuǎn)傳,與ARTU-M32配套使用,可簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),降低成本,提高系統(tǒng)可靠性.
　　
　　1.產(chǎn)品設(shè)計(jì)
　　
　　1.1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　
　　本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)新穎，外形美觀大方,透明翻蓋設(shè)計(jì)有防竊電裝置,接線方便。互感器外殼材料采用PC/ABS合金，該材料具有耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、環(huán)保等特點(diǎn)；主繞組鐵芯采用有取向冷扎硅鋼片，副繞組鐵芯采用坡莫合金，該材料具有性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，導(dǎo)磁率*等特點(diǎn)；漆包線采用高強(qiáng)度漆包線，該材料具有絕緣強(qiáng)度高，耐溫性強(qiáng)等特點(diǎn)。
　　
　　雙繞組電流互感器是在傳統(tǒng)低壓母線式電流互感器的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)，兼容電纜和銅排安裝方式，根據(jù)一次電流的測(cè)量范圍，-1250A采用一體式設(shè)計(jì)方案，主要規(guī)格有S-30I、S-40I、S-50II；1250A-6300A采用分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要規(guī)格有S-60II、S-80II、S-100II、S-120II、S-200II為分體式，產(chǎn)品外觀及剖面圖如圖1、圖2所示。
　　
　　圖1AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器外觀圖
　　
　　1-端子1S1；2-端子2S1；3-端子1S2；4-端子1S2；5-副繞組；6-主繞組
　　
　　圖2剖面圖
　　
　　1.2工作原理
　　
　　雙繞組電流互感器的工作原理圖如圖圖3所示，新型雙繞組電流互感器一次電流I1由主繞組P1端流進(jìn)P2，主繞組一次繞組匝數(shù)為N1，主繞組二次電流I2由端子1S1流出，經(jīng)過(guò)電流表至端子1S2，副繞組二次繞組匝數(shù)為N2，副繞組輸出端2S1和2S2輸出AC0-20mA小電流信號(hào)，供給測(cè)控裝置采集。所以有：
　　
　　I1×N1+I2×N2=I0×N1（1）
　　
　　I2×N2+I3×N3=I0′×N2（2）
　　
　　由式（1）、（2）式可得：
　　
　　I2×N2=I0×N1-I1×N1
　　
　　I0×N1+I3×N3=I0×N1+I0′×N2
　　
　　式中I0為主繞組的勵(lì)磁電流，I0′為副繞組的勵(lì)磁電流。I0和I0′是影響雙繞組電流互感器的準(zhǔn)確級(jí)主要因數(shù)，而提高其準(zhǔn)確級(jí)就必須對(duì)主、副繞組進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)某Ｒ?jiàn)方式主要有：鐵芯補(bǔ)償、整數(shù)匝補(bǔ)償、分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償和磁分路補(bǔ)償，因?yàn)殡p繞組電流互感器本身要考慮過(guò)載，所以主繞組不需要考慮進(jìn)行鐵芯補(bǔ)償，整數(shù)匝補(bǔ)償對(duì)相位差不起作用，磁分路補(bǔ)償一般補(bǔ)償小電流10%及以下時(shí)效果好，而分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償zui為理想（主繞組二次繞組匝數(shù)少可采用多根導(dǎo)線并繞）；因?yàn)楦崩@組一次電流一般為、1A，輸出為毫安級(jí)小電流信號(hào)，副繞組二次繞組匝數(shù)多，二次導(dǎo)線采用單根導(dǎo)線繞制，所以zui為理想的補(bǔ)償方式就是鐵芯補(bǔ)償，使用初始導(dǎo)磁高的鐵芯（如超微晶）可提高準(zhǔn)確級(jí)，且成本低。因此運(yùn)用合理的補(bǔ)償方式是提高雙繞組電流互感器準(zhǔn)確級(jí)的關(guān)鍵。
　　
　　圖3
　　
　　2.主要技術(shù)指標(biāo)
　　
　　與常規(guī)測(cè)量用電流互感器相比，產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1
　　
　　表1產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)
　　
　　技術(shù)指標(biāo)
　　
　　產(chǎn)品類型一次電流二次電流容量精度過(guò)載
　　
　　常規(guī)電流互感器5-6300A或1A一般一般3倍
　　
　　雙繞組電流互感器5-6300A或1A
　　
　　0-20mA大高8-10倍
　　
　　3．產(chǎn)品選型與應(yīng)用
　　
　　由于雙繞組電流互感器可輸出或1A供給電流表測(cè)量,又可以輸出交流0-20mA小電流信號(hào)，應(yīng)用于遙測(cè)系統(tǒng)直接采集上傳，實(shí)現(xiàn)了電流信號(hào)的遠(yuǎn)程測(cè)量，同時(shí)雙繞組電流互感器過(guò)載能力比較強(qiáng)，所以它又可以應(yīng)用于各種電動(dòng)機(jī)保護(hù)回路。
　　
　　雙繞組電流互感器與ARTU-M32遙測(cè)單元配套使用，可以組成低成本的智能化低壓配電多回路監(jiān)控系統(tǒng)，是低壓智能配電系統(tǒng)的一種且低成本的解決方案。
　　
　　3.1產(chǎn)品選型
　　
　　AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器具有兩個(gè)二次繞組，其一(1S1、1S2）用于電流表指示，額定電流為交流或交流1A，其二（2S1、2S2）用于遠(yuǎn)傳遙測(cè)，可與ARTU-M32遙測(cè)單元或ARD3電動(dòng)機(jī)保護(hù)器配套使用，額定電流為交流20mA；雙繞組電流互感器的線性可至8倍，且電流在8倍時(shí)，也能保證雙繞組電流互感器的在0.2-0.5%，產(chǎn)品外殼結(jié)構(gòu)采用翻蓋結(jié)構(gòu)，外殼采用阻燃、耐溫140℃的PC材料注塑成形，鐵芯采用冷軋硅鋼帶卷制而成，二次導(dǎo)線采用高強(qiáng)度電磁漆包線，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)新穎，造型美觀，安裝方便。產(chǎn)品具有體積小、質(zhì)量輕、準(zhǔn)確度高、容量大等特點(diǎn)。
　　
　　3.2規(guī)格尺寸
　　
　　3.3應(yīng)用實(shí)例
　　
　　以監(jiān)控32條低壓饋線并組網(wǎng)為例，每條饋線均需測(cè)量三相電流。每條饋線的A相、C相電流采用AKH-0.66S雙繞組電流互感器采集，32條饋線用2臺(tái)ARTU-M32遙測(cè)單元測(cè)量并遠(yuǎn)程，B相電流默認(rèn)為A相與C相矢量和，見(jiàn)圖4(a)、圖4(b)。
　　
　　圖4低壓饋線原理圖
　　
　　3.4方案性價(jià)對(duì)比
　　
　　方案采用產(chǎn)品數(shù)量（只）成本價(jià)（元）總價(jià)（元）特點(diǎn)
　　
　　方案1AKH-0.66S雙繞組電流互感器6410560.019360.0指針表顯示電流，遠(yuǎn)程輸出為數(shù)字信號(hào)，后臺(tái)采集無(wú)需再次A/D轉(zhuǎn)換，精度高。
　　
　　指針式電流表641600.0
　　
　　ARTU-M32遙測(cè)單元27200.0
　　
　　方案2AKH-0.66電流互感器642560.046080.0遠(yuǎn)程輸出為模擬信號(hào)，沒(méi)有本地顯示，后臺(tái)采集需要A/D轉(zhuǎn)換，會(huì)應(yīng)入二次。
　　
　　BD-AI單相電流變送器6443520.0
　　
　　方案3AKH-0.66電流互感器642560.039680.0數(shù)字顯示電流值，RS485/Modbus遠(yuǎn)傳后臺(tái)采集數(shù)據(jù)
　　
　　PZ72-AI3/C三相電流表3237120.0
　　
　　綜上對(duì)比，方案1新型雙繞組電流互感器與ARTU-M32配合使用，，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低壓配電智能化低成本的多回路監(jiān)控，有利于低壓智能配電進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
　　
　　4結(jié)束語(yǔ)
　　
　　雙繞組電流互感器已在上海、深圳、杭州、濟(jì)南、內(nèi)蒙等地工礦企業(yè)工程配電監(jiān)控系統(tǒng)中得到應(yīng)用，降低了投資成本，產(chǎn)生了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
　　
　　參考文獻(xiàn)
　　
　　[1]江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊(cè)雙繞組電流互感器使用說(shuō)明書(shū),200809版.
　　
　　[2]任致遠(yuǎn)，周中.電力電測(cè)數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南,中國(guó)電力出版社，2007.