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趙斌
（安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 214405)
摘 要：分析開口式電流互感器的原理，結合在半導體行業（如中芯國際）應用實例，分析開口電流互感器在低壓配電系統中，主要是改造項目中的應用及施工細節，為用戶快速實現智能配電提供解決方案，該方案具有成本低、投資少、安裝接線簡便等優點，有利于開口電流互感器在半導體行業中的進一步推廣和應用。
關鍵詞：開口式電流互感器 半導體行業 改造項目 工作原理 應用 施工細節
目前市場大部分低壓電流互感器主要用于新項目的建設，由于經濟的飛速發展，企業對節能減排意識逐漸提高，許多企業的電氣特點是：
1）電氣柜運行的時間長；
2）大部分電流互感器只是對系統電流進行測量，也沒有相應的計量裝置和保護裝置，計量裝置只有一塊供電局的總表，而對所有車間電能無法進行考核，系統線路保護裝置根本沒有，；
3）諧波含量比較大場合，給APF有源濾波提供采集信號；
4）大部分線路干線為大規格銅排，拆卸需要大量的人力和時間，安裝常規電流互感器不方便；
5）企業生產時間比較緊迫，不能長時間停電。
所以如需對上述電氣進行改造，采用開口式電流互感器可以為用戶節約大量的投資。
而在半導體行業中不但要實現能效管理，電氣安全更加重要，企業基本上24小時不間斷生產，生產中配電系統經常會出現過電流現象，對這個控制也至關重要。
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1 產品設計
1.1結構特點
本產品結構新穎，外形美觀大方,透明翻蓋設計接線方便。外殼材料采用PC/ABS合金，具有耐高溫、機械強度高、環保等特點；鐵芯采用有取向冷扎硅鋼片，具有性能穩定，機械強度高，導磁率極高等特點；骨架線圈中的漆包線采用高強度漆包線，具有絕緣強度高，耐溫性強等特點，具體結構如圖1所示。
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圖1
1-骨架線圈，2-透明翻蓋，3-安裝螺母，4-接線端子，5-鐵芯，6-彈簧，7-外殼，8-安裝螺釘。
1.2工作原理
工作原理如圖1所示，開口電流互感器的一次繞組串聯在被測線路中，I1為線路電流即電流互感器的一次電流，N1為電流互感器的一次匝數，I2電流互感器二次電流（通常為5A、1A），N2為電流互感器的二次匝數，Z2e為二次回路設備及連接導線阻抗。當一次電流從電流互感器P1端流進，P2端出，在二次Z2e接通的情況下，由電磁感應原理，電流互感器二次繞組有電流I2從S1流過，經Z2e至S2，形成閉合回路。由此可得電流在理想狀態下I1×N1=I2×N2，所以有I1/I2=N1/N2=K，K為電流互感器的變比。但是由于開口式電流互感器的鐵芯切開后，使鐵芯的性能很差，所以必須將的鐵芯截面積加大，而且提高安匝數，將I1×N1=I2×N2≥100AN。
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圖2 圖3
1-開口電流互感器的上體，2-開口電流互感器的下體，3-安裝螺絲、螺母
1．3產品選型
開口式電流互感器是在傳統低壓母線式電流互感器的基礎上進行研發，兼容電纜和銅排安裝方式，根據一次電流的測量范圍，100A-5000A采用分體式設計方案，可以分為測量用開口式電流互感器和保護用開口式電流互感器。
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圖4 AKH-0.66 K系列開口式低壓電流互感器
AKH-0.66K系列開口式電流互感器主要應用于配電系統改造項目，安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，為用戶改造項目節省人力、物力、財力，提高效率。該系列電流互感器可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。
開口電流互感器規格尺寸表：
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尺寸
規格型式
|
外形尺寸
|
穿孔尺寸
|
備注
|
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W
|
H
|
D
|
a
|
e
|
規格（A）
|
質量（kg）
|
|
AKH-0.66/K-30×20
|
90
|
114
|
40
|
22
|
32
|
100-400
|
0.8-0.9
|
|
AKH-0.66/K-60×40
|
114
|
140
|
36
|
42
|
62
|
250-2000
|
1.0-2.0
|
|
AKH-0.66/K-80×50
|
114
|
159
|
36
|
52
|
82
|
250-1000
|
1.1-1.4
|
|
AKH-0.66/K-80×40
|
122
|
162
|
40
|
42
|
82
|
300-3000
|
1.2-2.4
|
|
AKH-0.66/K-80×80
|
144
|
159
|
36
|
82
|
82
|
250-1000
|
1.3-1.5
|
|
AKH-0.66/K-120×80
|
144
|
199
|
36
|
82
|
122
|
500-1500
|
1.5-2.3
|
|
AKH-0.66/K-120×60
|
164
|
214
|
52
|
62
|
122
|
300-3000
|
1.6-3.0
|
|
AKH-0.66/K-100×40
|
144
|
194
|
52
|
42
|
102
|
1000-4000
|
1.6-3.2
|
|
AKH-0.66/K-130×40
|
144
|
224
|
52
|
42
|
132
|
1000-4000
|
1.6-3.6
|
|
AKH-0.66/K-140×60
|
164
|
234
|
52
|
62
|
142
|
1000-5000
|
1.7-3.7
|
|
AKH-0.66/K-160×80
|
184
|
254
|
52
|
82
|
162
|
1000-5000
|
2.8-3.7
|
|
AKH-0.66/K-200×80
|
184
|
294
|
52
|
82
|
202
|
1000-5000
|
3.5-4.5
|
1.4產品安裝
如圖3所示，將互感器的安裝螺絲、螺母打開，卸下互感器的下體，將所有互感器防止在安裝現場，然后將互感器的二次接到測量、保護裝置；將互感器的上體裝入配電系統的一次母排，合上互感器的下體，將互感器的安裝螺絲穿過互感器上、下體的固定孔，擰上螺母，將互感器的上、下體固定在一起，然后將互感器通過互感器兩側的安裝固定孔將互感器固定在母排上，完成互感器的安裝。整個過程比較快速簡單。
2.產品應用
開口電流互感器主要應用在配電改造項目中，開口式電流互感器同常規閉口互感器一樣輸出為標準的5A或1A，測量精度高，容量大，可與測量儀器、儀表配套使用，部分產品過載能力強可與裝置配套使用。
2.1應用實例
1）方案一
以上海宏利半導體低壓饋線為例如圖4所示，每條饋線均需測量三相電流,將電流信號供給繼電器,以防止系統電流過載或短路。每條饋線的A相、B相、C相的一次母排規格為120×10×3，銅排高度1.5米，每相額定電流為2500A,采用AKH-0.66/120×50II 閉口式電流互感器采集電流信號，施工時,必須拆卸每相銅排,每相銅排重量為480kg,所以安裝人員至少需要2人,至少需要3個小時才能拆卸完畢�；ジ衅靼惭b接線20分鐘,安裝銅排還需要3個小時.那么每條饋線至 少需要19個小時才能安裝完畢,而工廠必須停電20小時左右.
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2）方案二
以半導體行業蘇州三星同樣的低壓饋線為例如圖6所示，每條饋線均需測量三相電流,將電流信號供給測量儀表。每條饋線的A相、B相、C相的一次母排規格為120×10×3，銅排高度1.5米，每相額定電流為2500A,采用AKH-0.66/K-120×60 開口式電流互感器采集電流信號，施工時,無須拆卸每相銅排,一名安裝人員只要將互感器打開安裝螺絲\螺母,將互感器套在母排上,合上互感器,再用螺絲\螺母固定好,再將互感器固定在母排上,整個過程只需要30分鐘就可以完成安裝接線才能拆卸完畢,而工廠停電只需要40分種左右.
所以上述方案每條饋線需要的成本對照如表1
表1
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類別
成本
方案
|
互感器平均成本（元）
|
人工費（元）
|
停電時間
（小時）
|
安裝接
線時間
（小時）
|
備注
|
|
常規電流互感器
|
176
|
950
|
19
|
18
|
4名安裝工
|
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開口電流互感器
|
595
|
37．5
|
0．67
|
0．5
|
1名安裝工
|
2.2施工細節
以上海中芯國際現場要求需要，將繼電器與開口電流互感器二次接好，確保電流互感器二次不能開路，將開口電流互感器上、下兩部分都打開，并注意電流互感器的P1面上、下兩部分一致，并將繼電器在現場安裝好，所有現場全部放置好，大電流一次母線穿銅排場合等待停電，如圖7。
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圖7
停電后將所有回路的開口電流互感器，全部同時安裝在母排上，并將開口電流互感器上、下兩部分通過螺絲、螺母安裝好，如圖8、圖9。
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圖8 圖9
最后將開口電流互感器通過我們標配的配件將互感器固定在母排上，同時將繼電器輸出信號線連接至斷路器的輔助觸點，完成整個安裝過程，如圖10。
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圖10
綜上對比，改造項目中使用開口式電流互感器性價比最高，可以快速實現對半導體行業中低壓配電智能化低成本的多回路監控，有利于低壓智能配電進一步推廣和應用。
3結論
開口式電流互感器已在半導體行業工程配電監控系統中得到應用，降低了投資成本，產生了較好的社會和經濟效益。
[1]安科瑞電氣股份有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版.
作者簡介：趙斌，男，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電量傳感器設計，手機：18702111892，座機：021-69158305，QQ:2880157852,E-mail:2880157852@qq.com
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