低壓雙繞組電流互感器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

時(shí)間：2020-01-05作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：1943

摘 要

    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。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(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 低壓雙繞組 電流互感器 工作原理 應(yīng)用 

0 引言

    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)量范圍比較大，二次輸出信號(hào)5A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，我公司開(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5A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?；ジ衅魍鈿げ牧喜捎肞C/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)磁率高等特點(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，5A-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1 AKH-0.66 S 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(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AC 0-20mA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)償誤差的常見(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，所以主繞組誤差不需要考慮進(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5A、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（如微晶）可提高準(zhǔn)確級(jí)，且成本低。因此運(yùn)用合理的誤差補(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

技術(shù)指標(biāo) 產(chǎn)品類(lèi)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	5A或1A	一般	一般	3倍
雙繞組電流互感器	5-6300A	5A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5A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)的一種高效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5A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誤差在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)。

                                     

 a                                            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1	AKH-0.66 S雙繞組電流互感器	64	10560.0	19360.0	指針表顯示電流，遠(yuǎn)程輸出為數(shù)字信號(hào)，后臺(tái)采集*再次A/D轉(zhuǎn)換，精度高。
	指針式電流表	64	1600.0
	ARTU-M32遙測(cè)單元	2	7200.0
方案2	AKH-0.66 電流互感器	64	2560.0	46080.0	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)入二次誤差。
	BD-AI 單相電流變送器	64	43520.0
方案3	AKH-0.66 電流互感器	64	2560.0	39680.0	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	32	37120.0

     綜上對(duì)比，方案1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)蒙古等地工礦企業(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.  
                    

作者簡(jiǎn)介：楊馨，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向?yàn)殡娏總鞲衅髟O(shè)計(jì)，手機(jī)：     QQ:安科瑞                      


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