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低壓雙繞組電流互感器的設計及應用

更新時間：2015-01-04點擊次數：841
　　霍麗麗
　　
　。1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080；）
　　
　　摘要
　　
　　對饋線眾多的低壓配電線路，目前主要有以下方法來實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)測：1.采用電流互感器接多功能電力監(jiān)控儀加485通訊表實現(xiàn)多路系統(tǒng)監(jiān)測；2采用電流互感器接變送器來實現(xiàn)；、使用上述兩種方案成本高、投資大。本文介紹一種低壓雙繞組電流互感器，它與ARTU-M32配合使用可以，實現(xiàn)對眾多終端配電線路進行遙測的智能配電方案。該方案具有成本低、投資少、安裝接線簡便等優(yōu)點，有利于低壓智能配電的進一步推廣和應用。
　　
　　關鍵詞低壓雙繞組電流互感器工作原理應用
　　
　　0引言
　　
　　低壓電流互感器具有體積小、質量輕、準確度高、容量大、安裝方便等特點，且測量范圍比較大，二次輸出信號或1A，但對于遠程傳輸和系統(tǒng)監(jiān)控采集就沒有辦法來實現(xiàn)信息傳遞，必須通過變送器或電力儀表。針對市場需求，我公司開發(fā)出AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器,一次電流測量范圍5-6300A,二次有兩組輸出,一組輸出或1A,另一組輸出0-20mA,且一次電流可過載8-10倍,可直接用于系統(tǒng)采集和遠傳,與ARTU-M32配套使用,可簡化系統(tǒng)結構,降低成本,提高系統(tǒng)可靠性.
　　
　　1.產品設計
　　
　　1.1結構特點
　　
　　本產品結構新穎，外形美觀大方,透明翻蓋設計有防竊電裝置,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、機械強度高、環(huán)保等特點；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，機械強度高，導磁率*等特點；漆包線采用高強度漆包線，該材料具有絕緣強度高，耐溫性強等特點。
　　
　　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上進行研發(fā)，兼容電纜和銅排安裝方式，根據一次電流的測量范圍，-1250A采用一體式設計方案，主要規(guī)格有S-30I、S-40I、S-50II；1250A-6300A采用分體式結構設計，主要規(guī)格有S-60II、S-80II、S-100II、S-120II、S-200II為分體式，產品外觀及剖面圖如圖1、圖2所示。
　　
　　圖1AKH-0.66S型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，雙繞組電流互感器一次電流I1由主繞組P1端流進P2，主繞組一次繞組匝數為N1，主繞組二次電流I2由端子1S1流出，經過電流表至端子1S2，副繞組二次繞組匝數為N2，副繞組輸出端2S1和2S2輸出AC0-20mA小電流信號，供給測控裝置采集。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為主繞組的勵磁電流，I0′為副繞組的勵磁電流。I0和I0′是影響雙繞組電流互感器的準確級主要因數，而提高其準確級就必須對主、副繞組進行補償，補償的常見方式主要有：鐵芯補償、整數匝補償、分數匝補償和磁分路補償，因為雙繞組電流互感器本身要考慮過載，所以主繞組不需要考慮進行鐵芯補償，整數匝補償對相位差不起作用，磁分路補償一般補償小電流10%及以下時效果好，而分數匝補償zui為理想（主繞組二次繞組匝數少可采用多根導線并繞）；因為副繞組一次電流一般為、1A，輸出為毫安級小電流信號，副繞組二次繞組匝數多，二次導線采用單根導線繞制，所以zui為理想的補償方式就是鐵芯補償，使用初始導磁高的鐵芯（如超微晶）可提高準確級，且成本低。因此運用合理的補償方式是提高雙繞組電流互感器準確級的關鍵。
　　
　　圖3
　　
　　2.主要技術指標
　　
　　與常規(guī)測量用電流互感器相比，產品主要技術指標見表1
　　
　　表1
　　
　　技術指標
　　
　　產品類型一次電流二次電流容量精度過載
　　
　　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．產品選型與應用
　　
　　由于雙繞組電流互感器可輸出或1A供給電流表測量,又可以輸出交流0-20mA小電流信號，應用于遙測系統(tǒng)直接采集上傳，實現(xiàn)了電流信號的遠程測量，同時雙繞組電流互感器過載能力比較強，所以它又可以應用于各種電動機保護回路。
　　
　　雙繞組電流互感器與ARTU-M32遙測單元配套使用，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產品選型
　　
　　AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器具有兩個二次繞組，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）用于遠傳遙測，可與ARTU-M32遙測單元或ARD3電動機保護器配套使用，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，也能保證雙繞組電流互感器的在0.2-0.5%，產品外殼結構采用翻蓋結構，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，二次導線采用高強度電磁漆包線，產品結構新穎，造型美觀，安裝方便。產品具有體積小、質量輕、準確度高、容量大等特點。
　　
　　3.2規(guī)格尺寸
　　
　　3.3應用實例
　　
　　以監(jiān)控32條低壓饋線并組網為例，每條饋線均需測量三相電流。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ARTU-M32遙測單元測量并遠程，B相電流默認為A相與C相矢量和，見圖4(a)、圖4(b)。
　　
　　ab
　　
　　圖4低壓饋線原理圖
　　
　　3.4方案性價對比
　　
　　方案采用產品數量（只）成本價（元）總價（元）特點
　　
　　方案1AKH-0.66S雙繞組電流互感器6410560.019360.0指針表顯示電流，遠程輸出為數字信號，后臺采集無需再次A/D轉換，精度高。
　　
　　指針式電流表641600.0
　　
　　ARTU-M32遙測單元27200.0
　　
　　方案2AKH-0.66電流互感器642560.046080.0遠程輸出為模擬信號，沒有本地顯示，后臺采集需要A/D轉換，會應入二次。
　　
　　BD-AI單相電流變送器6443520.0
　　
　　方案3AKH-0.66電流互感器642560.039680.0數字顯示電流值，RS485/Modbus遠傳后臺采集數據
　　
　　PZ72-AI3/C三相電流表3237120.0
　　
　　綜上對比，方案1雙繞組電流互感器與ARTU-M32配合使用，，可以實現(xiàn)對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一步推廣和應用。
　　
　　4結束語
　　
　　雙繞組電流互感器已在上海、深圳、杭州、濟南、內蒙古等地工礦企業(yè)工程配電監(jiān)控系統(tǒng)中得到應用，降低了投資成本，產生了較好的社會和經濟效益。
　　
　　參考文獻
　　
　　[1]江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊雙繞組電流互感器使用說明書,200809版.
　　
　　[2]任致遠，周中.電力電測數字儀表原理與應用指南,中國電力出版社，2007.