低压电流互感器

摘 要：分析低压电流互感器的原理，介绍了准确级和准确级限值的概念，同时并在此基础上，结合工程实例分析。低压电流互感器在低压测量、计量、继电保护、系统监测、接地保护等方面的选用。关键词：低压配电系统 低压电流互感器 工作原理 准确级 准确级限值 选型1　 引言　　随着我国电力工业中城网及农网的改造，以及低压配电系统的自动化程度不断提高，电流互感器作为低压配电系统中的一种重要电气元件，已被广泛地应用于测量、计量、继电保护、系统监测、接地保护和各种电力系统分析之中，本文对此进行初步的探讨。2　 低压电流互感器工作原理　　低压电流互感器的工作原理如图1所示，电流互感器的一次绕组串联在被测线路中，I1为线路电流即电流互感器的一次电流，N1为电流互感器的一次匝数，I2电流互感器二次电流（通常为5A、1A），N2为电流互感器的二次匝数，Z2e为二次回路设备及连接导线阻抗。当一次电流从电流互感器P1端流进，P2端出，在二次Z2e接通的情况下，由电磁感应原理，电流互感器二次绕组有电流I2从S1流过，经Z2e至S2，形成闭合回路。由此可得电流在理想状态下I1×N1=I2×N2，所以有I1/I2=N1/N2=K，K为电流互感器的变比。3.1 测量用电流互感器3.1.1 测量用电流互感器是为指示仪表、积分仪表和其他类似电器提供电流的电流互感器　　测量用电流互感器广泛用于对低压配电系统电流的测量，主要准确（对电流互感器给定的等级）级有：0.2、0.5、1、3、5等，目前应用比较广泛的测量用互感器主要为母线式电流互感器，安装方便，而且其型号、规格繁多，可根据不同规格的母排或线缆选用最经济合理的电流互感器，表（一）以AKH-0.66型电流互感器，分析测量用电流互感器的运用及特点。表（一）　AKH-0.66测量用电流互感器技术参数表 电流互感器型号输入、输出主要特点AKH-0.66/I型输入：5-3000A输出：0-5A（0-1A）适用用于多（单）根电缆或单根母排穿越，适用面广AKH-0.66/II型输入：150-6300A输出：0-5A（0-1A）适用用于多根母排或多根电缆穿越，适用面广，二次接线端与母排安装水平面平行。AKH-0.66/III型输入：250-6300A输出：0-5A（0-1A）具备II型特点，精度高，容量大，适用于相间距离小的场合，二次接线端与母排安装水平面垂直。AKH-0.66/M8型输入：5-150A输出：0-5A（0-1A）适用于小电流空间场所，为接线式电流互感器。AKH-0.66/K型输入：100-6300A输出：0-5A（0-1A）用于项目改造，无须拆一次母线，安装方便，为用户节省人力、财力，提高改造效率。AKH-0.66/S型输入：5-6300A输出两组：一组0-5A（0-1A），另一组AC0-20mA双路输出，一路用于电流的测量，另一路用于远传，用于系统监测，与遥测单元配合使用，为用户节约成本。AKH-0.66/SM型输入：5-6300A输出两组：一组0-5A（0-1A），另一组DC4-20mA双路输出，一路用于电流的测量，另一路用于远传，用于系统监测，与自控仪表如PLC配合使用，为用户节约成本，辅助电源DC24V由PLC供电。3.1.2 测量用电流互感器在低压配电系统中的问题及应用实例　　测量用电流互感器在低压配电系统中二次输出5A和1A的选择，是一些电气工程师经常遇到的问题。　　2009年12月山东聊城某化工厂，各生产车间环境多为爆炸性环境，各车间电气控制室不安装在车间内，而是安装在离各车间较远的公共电气控制室，来实现对系统电流信息的集中采集，现场电流互感器与控制室之间距离大约200米，有的甚至300米，二次传输导线为2.5平方毫米，使用的电流互感器有AKH-0.66/30I 200/5A 0.5级 5VA 穿心1匝 等许多规格，使用的电流表为CL72-AI，该项目比较大，该项目在将完工，部分工程试运行时，发现所有电流表显示与现场电流完全不准确。　　经分析，电流互感器额定容量就是电流互感器额定二次电流I2e，通过二次回路额定负载Z2e时所消耗的视在功率S2e，即，S2e=I2e²Z2e； 因数显表消耗的视在功率只有0.05VA，很小，所以我们可以不考虑 ，Z2e=ρ.2L/S=0.0176Ω. mm²/m×2×200 m /2.5=2.82Ω，S2e= I2e²Z2e=5A²×2.82Ω=70.5VA，远远大于电流互感器的额定容量5VA，所以此时应该选择200/1A的电流互感器，2010年2月份该项目更换了所有的比5A电流互感器，同时由于电流表为数显表，变比可以重新设定为200/1，使整个系统恢复正常。　　从本实例可以得出电流互感器接数显电流表时，传输距离对比如表（二）表（二）　传输距离对比二次导线截面积（mm²）额定二次电流（A）互感器容量（VA）单程传输距离（m）1.552.54.211062.55514.21[td=

摘 要：对馈线众多的低压配电线路，目前主要有以下方法来实现系统监测：1.采用电流互感器接多功能电力监控仪加485通讯表实现多路系统监测；2采用电流互感器接变送器来实现；使用上述两种方案成本高、投资大。本文介绍一种低压双绕组电流互感器，它与ARTU-M32配合使用可以，实现对众多终端配电线路进行遥测的智能配电方案。该方案具有成本低、投资少、安装接线简便等优点，有利于低压智能配电的进一步推广和应用。关键词：低压双绕组 电流互感器 工作原理 应用1　 引言 　　低压电流互感器具有体积小、质量轻、准确度高、容量大、安装方便等特点，且测量范围比较大，二次输出信号5A或1A，但对于远程传输和系统监控采集就没有办法来实现信息传递，必须通过变送器或电力仪表。针对市场需求，我公司开发出AKH-0.66S系列双绕组电流互感器,一次电流测量范围5-6300A,二次有两组输出,一组输出5A或1A,另一组输出0-20mA,且一次电流可过载8-10倍,可直接用于系统采集和远传,与ARTU-M32配套使用,可简化系统结构,降低成本,提高系统可靠性.2　 产品设计2.1 结构特点　　本产品结构新颖，外形美观大方,透明翻盖设计有防窃电装置,接线方便。互感器外壳材料采用PC/ABS合金，该材料具有耐高温、机械强度高、环保等特点；如图1(b)、图2(b)所示，主绕组（6）铁芯采用有取向冷扎硅钢片，如图图1(b)、图2(b)所示，副绕组（5）铁芯采用坡莫合金，该材料具有性能稳定，机械强度高，导磁率极高等特点；漆包线采用高强度漆包线，该材料具有绝缘强度高，耐温性强等特点。　　双绕组电流互感器是在传统低压母线式电流互感器的基础上进行研发，兼容电缆和铜排安装方式，根据一次电流的测量范围，5A-1250A采用一体式设计方案，主要规格有S-30I、S-40I、S-50II；1250A-6300A采用分体式结构设计，主要规格有S-60II、S-80II、S-100II、S-120II、S-200II为分体式，如图1(a)、 图2(a)所示。2.2 工作原理　　双绕组电流互感器的工作原理同电流互感器的工作原理，基本工作原理如图1(b)、图2(b) 、图3所示，双绕组电流互感器一次电流I1由主绕组（6）P1端流进，至P2，主绕组（6）一次绕组匝数为N1，主绕组（6）二次电流I2由端子1S1（1）流出，经过电流表至端子1S2（3），副绕组（5）二次绕组匝数为N2，副绕组（5）输出端2S1（2）和2S2（4）输出AC 0-20mA小电流信号，供给测控装置采集。所以有：　　I1×N1+ I2×N2= I0×N1 （1）　　I2×N2+I3×N3 = I0′×N2 （2）由（1）式可得：　　I2×N2= I0×N1- I1×N1由（2）式可得：　　I2×N2= I0′×N2 - I3×N3，所以可得：　　I0×N1- I1×N1= I0′×N2 - I3×N3，即　　I0×N1+ I3×N3= I0×N1+ I0′×N2　　上述式中I0为主绕组(6)的励磁电流，I0′为副绕组(5)的励磁电流。所以主绕组(6)的输出误差，可以通过增加铁芯截面或提高铁芯性能或通过误差补偿的方法来调节误差，而副绕组(5)的误差的补偿是通过共同提高两个绕组的性能来实现；双绕组电流互感器的电动势也类似于电流互感器原理，这里不作详细介绍。4　 应用　　双绕组电流互感器由于它既可以输出5A或1A，供给电流表测量,又可以输出交流0-20mA小电流信号，可以应用于遥测系统直接采集上传，实现了电流信号的远程测量；由于双绕组电流互感器过载能力比较强，所以它又可以应用于各种电动机保护回路。　　双绕组电流互感器与ARTU-M32遥测单元配套使用，可以组成低成本的智能化低压配电多回路监控系统，是低压智能配电系统的又一种高效且低成本的解决方案，有利于低压智能配电进一步推广和应用。4.1 应用实例　　以监控32条低压馈线并组网为例，每条馈线均需测量三相电流。每条馈线的A相、C相电流采用AKH-0.66S双绕组电流互感器采集，32条馈线用2台ARTU-M32遥测单元测量并远程，B相电流默认为A相与C相矢量和，见图4(a)、图4(b)。4.2 方案性价对比 　　方案１．采用AKH-0.66/S双绕组电流互感器的硬件成本如下：64只AKH-0.66/S双绕组电流互感器，约增加成本10560元，64只指针式电流表，约增加成本1600元，2台ARTU-M32遥测单元，成本7200元,总成本19360元。其特点是本地有指针表显示电流，远程输出为数字信号，后台采集无需再次A/D转换，精度高。　　方案2．采用BD-AI的硬件成本如下：64只AKH-0.66电流互感器，约增加成本2560元，64只BD-AI变送器约增加成本43520，总成本46080元。其特点是远程输出为模拟信号，没有本地显示，后台采集需再次A/D转换，会应入二次误差。　　方案3．采用PZ72-AI3/C的硬件成本如下：64只AKH-0.66电流互感器，约增加成本2560元，32只PZ72-AI3/C变送器约增加成本37120，总成本39680元。其特点同第一项（显示方式改为数字式）。　　综上对比，双绕组电流互感器与ARTU-M32配合使用，性价比最高，可以实现对低压配电智能化低成本的多回路监控，有利于低压智能配电进一步推广和应用。 5　 结束语　　双绕组电流互感器已在上海、深圳、杭州、济南、内蒙古等地工矿企业工程配电监控系统中得到应用，降低了投资成本，产生了较好的社会和经济效益。

日前，江苏省计量科学研究院今年第二季度电流互感器产品抽查结果显示，24家被抽企业生产的24个批次电流互感器全部检验合格，合格率为100%。 电流互感器是国家计量行政管理部门重点监管的计量器具之一，其产品质量的优劣直接涉及人身及所有电器的安全，以及供电用电双方贸易结算的公正合理，是被列入国家强制检定的工作计量器具范围。江苏是国内互感器生产基地之一，全省目前约有80家电流互感器的生产企业，年产值从几十万元到数亿元不等。 在列入此次监督抽查计划的36家电流互感器生产企业中，实际抽查到24家企业、共计24个批次的产品。其中，17家企业的产品为低压电流互感器，7家企业的产品为高压电流互感器。从检验结果来看，被抽产品全部检验为合格，合格率为100%。 检验结果表明，低压电流互感器工艺相对简单，铁芯材料较以往有较大改进，多采用高导磁率材料而饱和磁密低的铁芯材料，误差不但合格，且余量较大。高压保护电流互感器的绝缘要求较高，个别厂家的局部放电指标接近临界值。