低壓雙繞組電流互感器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
楊廣亮、張國(guó)強(qiáng)/江蘇安科瑞電器制造有限公司
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
1 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(duì)市場(chǎng)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(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.
2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)
2.1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)；如圖1（b）、圖2（b）所示，主繞組（6）鐵芯采用有取向冷扎硅鋼片，如圖圖1（b）、圖2（b）所示，副繞組（5）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(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，如圖1（a）、 圖2（a）所示。
1-端子1S1；2-端子2S1；3-端子1S2；4-端子1S2；5-副繞組；6-主繞組
2．2工作原理
雙繞組電流互感器的工作原理同電流互感器的工作原理，基本工作原理如圖1（b）、圖2（b） 、圖3所示，雙繞組電流互感器一次電流I1由主繞組（6）P1端流進(jìn)，至P2，主繞組（6）一次繞組匝數(shù)為N1，主繞組（6）二次電流I2由端子1S1（1）流出，經(jīng)過電流表至端子1S2（3），副繞組（5）二次繞組匝數(shù)為N2，副繞組（5）輸出端2S1（2）和2S2（4）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（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為主繞組（6）的勵(lì)磁電流，I0′為副繞組（5）的勵(lì)磁電流。所以主繞組（6）的輸出誤差，可以通過增加鐵芯截面或提高鐵芯性能或通過誤差補(bǔ)償?shù)姆椒▉碚{(diào)節(jié)誤差，而副繞組（5）的誤差的補(bǔ)償是通過共同提高兩個(gè)繞組的性能來實(shí)現(xiàn)；雙繞組電流互感器的電動(dòng)勢(shì)也類似于電流互感器原理，這里不作詳細(xì)介紹。
圖3
3.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)見表1
產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo) 表1
4．應(yīng)用
雙繞組電流互感器由于它既可以輸出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)，可以應(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；由于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(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)的又一種高效且低成本的解決方案，有利于低壓智能配電進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
4.1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，見圖4（a）、圖4（b）。
圖4（a） 圖4（b）
4.2方案性價(jià)對(duì)比
方案１．采用AKH-0.66/S雙繞組電流互感器的硬件成本如下：64只AKH-0.66/S雙繞組電流互感器，約增加成本10560元，64只指針式電流表，約增加成本1600元，2臺(tái)ARTU-M32遙測(cè)單元，成本7200元,總成本19360元。其特點(diǎn)是本地有指針表顯示電流，遠(yuǎn)程輸出為數(shù)字信號(hào)，后臺(tái)采集無需再次A/D轉(zhuǎn)換，精度高。
方案2．采用BD-AI的硬件成本如下：64只AKH-0.66電流互感器，約增加成本2560元，64只BD-AI變送器約增加成本43520，總成本46080元。其特點(diǎn)是遠(yuǎn)程輸出為模擬信號(hào)，沒有本地顯示，后臺(tái)采集需再次A/D轉(zhuǎn)換，會(huì)應(yīng)入二次誤差。
方案3．采用PZ72-AI3/C的硬件成本如下：64只AKH-0.66電流互感器，約增加成本2560元，32只PZ72-AI3/C變送器約增加成本37120，總成本39680元。其特點(diǎn)同第一項(xiàng)（顯示方式改為數(shù)字式）。
綜上對(duì)比，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(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。
5 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明書,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.
