低压双绕组电流互感器的设计及应用

 

低压双绕组电流互感器的设计及应用上海安科瑞电气股份有限公司1．引言 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表加RS485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-M32四遥单元配合使用，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。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，上海安科瑞电气股份有限公司开发出一款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AKH-0.66S系列双绕组电流互感器结构新颖，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，-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。 

                                                           1-端子1S1；  2-端子2S1；  3-端子1S2；  4-端子1S2；  5-副绕组；  6-主绕组 2．2工作原理低压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。     

    图3 3. 技术指标与常规测量用电流互感器相比，AKH-0.66S系列双绕组电流互感器主要技术指标见表1

技术指标 产品类型	一次电流	二次电流	容量	精度	过载
常规电流互感器	5-6300A	或1A	一般	一般	3倍
双绕组电流互感器	5-6300A	或1A，0-20mA	大	高	8-10倍

表1  产品技术指标                  4．产品应用AKH-0.66S系列双绕组电流互感器由于它既可以输出或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。AKH-0.66S系列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*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zui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 报价方案

	型号	规格	价格
双路输出，一路用于交流电流的测量，另一路输出直流4-20mA用于远传，可与自控仪表如PLC配合使用，为用户节约成本，辅助电源DC24V由PLC提供	SM-50I	5/AC/DC4-20mA	521
		10/AC/DC4-20mA	521
		15/AC/DC4-20mA	521
		20/AC/DC4-20mA	521
		25/AC/DC4-20mA	521
		30/AC/DC4-20mA	521
		40/AC/DC4-20mA	521
		50/AC/DC4-20mA	521
		60/AC/DC4-20mA	521
		75/AC/DC4-20mA	526
		80/AC/DC4-20mA	521
		100/AC/DC4-20mA	521
		150/AC/DC4-20mA	526
		200/AC/DC4-20mA	528
		300/AC/DC4-20mA	529
		400/AC/DC4-20mA	531
		500/AC/DC4-20mA	533
		600/AC/DC4-20mA	535
		750/AC/DC4-20mA	537
		800/AC/DC4-20mA	539
		1000/AC/DC4-20mA	547
		1200/AC/DC4-20mA	562
	SM-60II	300/AC/DC4-20mA	526
		400/AC/DC4-20mA	529
		500/AC/DC4-20mA	533
		600/AC/DC4-20mA	537
		750/AC/DC4-20mA	542
		800/AC/DC4-20mA	547
		1000/AC/DC4-20mA	570
		1200/AC/DC4-20mA	576
		1250/AC/DC4-20mA	595
		1500/AC/DC4-20mA	611
		2000/AC/DC4-20mA	642
	SM-80II	600/AC/DC4-20mA	563
		750/AC/DC4-20mA	569
		800/AC/DC4-20mA	575
		1000/AC/DC4-20mA	587
		1200/AC/DC4-20mA	602
		1250/AC/DC4-20mA	611
		1500/AC/DC4-20mA	623
		2000/AC/DC4-20mA	644
		2500/AC/DC4-20mA	668
		3000/AC/DC4-20mA	692
	SM-100II	1000/AC/DC4-20mA	644
		1200/AC/DC4-20mA	647
		1250/AC/DC4-20mA	651
		1500/AC/DC4-20mA	658
		2000/AC/DC4-20mA	665
		2500/AC/DC4-20mA	689
		3000/AC/DC4-20mA	714
		4000/AC/DC4-20mA	765
	SM-120II	2000/AC/DC4-20mA	677
		2500/AC/DC4-20mA	737
		3000/AC/DC4-20mA	761
		4000/AC/DC4-20mA	773
		5000/AC/DC4-20mA	836
	SM-200II	2000/AC/DC4-20mA	1313
		2500/AC/DC4-20mA	1344
		3000/AC/DC4-20mA	1395
		4000/AC/DC4-20mA	1444
		5000/AC/DC4-20mA	1500
		6300/AC/DC4-20mA	1600
遥测单元	ARTU-M32		3800

注：低压双绕组电流互感器、遥测单元可按上述报价的70%优惠供应。 6 结束语低压双绕组电流互感器已在上海、深圳、杭州、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。