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低壓雙繞組電流互感器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
周廣鈺，1楊廣亮2 張國強(qiáng)2
（1.黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080；
2.江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇 江陰 214400）
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(shí)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(shí)現(xiàn)多路系統(tǒng)監(jiān)測；2采用電流互感器接變送器來實(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)對眾多終端配電線路進(jìn)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(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)，且測量范圍比較大，二次輸出信號5A或1A，但對于遠(yuǎn)程傳輸和系統(tǒng)監(jiān)控采集就沒有辦法來實(shí)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5A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(yuǎn)傳,與ARTU-M32配套使用,可簡化系統(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)磁率極高等特點(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。
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圖1 AKH-0.66 S 型雙繞組電流互感器外觀圖
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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，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(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)確級主要因數(shù)，而提高其準(zhǔn)確級就必須對主、副繞組進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償誤差的常見方式主要有：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)償最為理想（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，輸出為毫安級小電流信號，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，所以最為理想的補(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，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)確級的關(guān)鍵。
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圖3
2.主要技術(shù)指標(biāo)
與常規(guī)測量用電流互感器相比，產(chǎn)品主要技術(shù)指標(biāo)見表1
表1
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技術(shù)指標(biāo)
產(chǎn)品類型
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一次電流
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二次電流
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容量
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精度
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過載
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常規(guī)電流互感器
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5-6300A
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5A或1A
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一般
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一般
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3倍
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雙繞組電流互感器
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5-6300A
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5A或1A
0-20mA
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大
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高
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8-10倍
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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供給電流表測量,又可以輸出交流0-20mA小電流信號，應(yīng)用于遙測系統(tǒng)直接采集上傳，實(shí)現(xiàn)了電流信號的遠(yuǎn)程測量，同時(shí)雙繞組電流互感器過載能力比較強(qiáng)，所以它又可以應(yīng)用于各種電動機(jī)保護(hù)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，可與ARTU-M32遙測單元或ARD3電動機(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
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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(yuǎn)程，B相電流默認(rèn)為A相與C相矢量和，見圖4(a)、圖4(b)。
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a b
圖4低壓饋線原理圖
3.4方案性價(jià)對比
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方案
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采用產(chǎn)品
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數(shù)量（只）
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成本價(jià)（元）
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總價(jià)（元）
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特點(diǎn)
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方案1
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AKH-0.66 S雙繞組電流互感器
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64
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10560.0
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19360.0
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指針表顯示電流，遠(yuǎn)程輸出為數(shù)字信號，后臺采集無需再次A/D轉(zhuǎn)換，精度高。
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指針式電流表
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64
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1600.0
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ARTU-M32遙測單元
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2
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7200.0
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方案2
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AKH-0.66 電流互感器
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64
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2560.0
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46080.0
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遠(yuǎn)程輸出為模擬信號，沒有本地顯示，后臺采集需要A/D轉(zhuǎn)換，會應(yīng)入二次誤差。
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BD-AI 單相電流變送器
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64
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43520.0
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方案3
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AKH-0.66 電流互感器
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64
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2560.0
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39680.0
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數(shù)字顯示電流值，RS485/Modbus遠(yuǎn)傳后臺采集數(shù)據(jù)
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PZ72-AI3/C 三相電流表
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32
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37120.0
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綜上對比，方案1雙繞組電流互感器與ARTU-M32配合使用，性價(jià)比最高，可以實(shí)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(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
4 結(jié)束語
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雙繞組電流互感器使用說明書,200809版.
[2]任致遠(yuǎn)，周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南,中國電力出版社，2007.
作者簡介：楊廣亮，男，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向?yàn)殡娏總鞲衅髟O(shè)計(jì)，手機(jī)：18702111892，座機(jī)：021-69158305，QQ:2880157852，E-mail:2880157852@qq.com
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