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技術(shù)文章

低壓雙繞組電流互感器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

技術(shù)文章

淮亞利

(1.黑龍江省水利水電勘測(cè)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(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 

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)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*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,-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。

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1S24-端子1S2;5-副繞組;6-主繞組

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zui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、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zui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(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

或1A

一般

一般

3

雙繞組電流互感器

5-6300A

或1A

0-20mA

8-10

3.產(chǎn)品選型與應(yīng)用

    由于雙繞組電流互感器可輸出或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)采集無(wú)需再次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。                             

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:淮亞利,女,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),     :2880157850 

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