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双绕组电流互感器的设计及应用

2015-01-09 10:40:15 来源：

    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加485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。
普通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，且测量范新型围比较大，二次输出信号5A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，江苏安科瑞电器制造有限公司开发出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5A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.
1.产品设计
1.1结构特点
本产品结构新颖，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；主绕组铁芯采用有取向冷扎硅钢片，副绕组铁芯采用坡莫合金，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，5A-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，产品外观及剖面图如图1、图2所示。

图1    AKH-0.66 S系列双绕组电流互感器外观图

             1-端子1S1；2-端子2S1；3-端子1S2；4-端子1S2；5-副绕组；6-主绕组
图2 剖面图

1.2工作原理
双绕组电流互感器的工作原理图如图图3所示，新型双绕组电流互感器一次电流I1由主绕组P1端流进P2，主绕组一次绕组匝数为N1，主绕组二次电流I2由端子1S1流出，经过电流表至端子1S2，副绕组二次绕组匝数为N2，副绕组输出端2S1和2S2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）
由式（1）、（2）式可得：
I2×N2= I0×N1- I1×N1
I0×N1+ I3×N3= I0×N1+ I0′×N2
式中I0为主绕组的励磁电流，I0′为副绕组的励磁电流。I0和I0′是影响双绕组电流互感器的准确级主要因数，而提高其准确级就必须对主、副绕组进行补偿，补偿误差的常见方式主要有：铁芯补偿、整数匝补偿、分数匝补偿和磁分路补偿，因为双绕组电流互感器本身要考虑过载，所以主绕组误差不需要考虑进行铁芯补偿，整数匝补偿对相位差不起作用，磁分路补偿一般补偿小电流10%及以下时效果好，而分数匝补偿*为理想（主绕组二次绕组匝数少可采用多根导线并绕）；因为副绕组一次电流一般为5A、1A，输出为毫安级小电流信号，副绕组二次绕组匝数多，二次导线采用单根导线绕制，所以*为理想的补偿方式就是铁芯补偿，使用初始导磁高的铁芯（如超微晶）可提高准确级，且成本低。因此运用合理的误差补偿方式是提高双绕组电流互感器准确级的关键。

图3
2.主要技术指标
与常规测量用电流互感器相比，产品主要技术指标见表1
表1产品技术指标

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	5A或1A	一般	一般	3倍
双绕组电流互感器	5-6300A	5A或1A 0-20mA	大	高	8-10倍

3．产品选型与应用
  由于双绕组电流互感器可输出5A或1A供给电流表测量,又可以输出交流0-20mA小电流信号，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，同时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。
  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一种高效且低成本的解决方案。
3.1  产品选型
    AKH-0.66S系列双绕组电流互感器具有两个二次绕组，其一(1S1、1S2）用于电流表指示，额定电流为交流5A或交流1A，其二（2S1、2S2）用于远传遥测，可与ARTU-M32遥测单元或ARD3电动机保护器配套使用，额定电流为交流20mA；双绕组电流互感器的线性可至8倍，且电流在8倍时，也能保证双绕组电流互感器的误差在0.2-0.5%，产品外壳结构采用翻盖结构，外壳采用阻燃、耐温140℃的PC材料注塑成形，铁芯采用冷轧硅钢带卷制而成，二次导线采用高强度电磁漆包线，产品结构新颖，造型美观，安装方便。产品具有体积小、质量轻、准确度高、容量大等特点。
3.2  规格尺寸

3.3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)。

图4低压馈线原理图
3.4方案性价对比

方案	采用产品	数量（只）	成本价（元）	总价（元）	特点
方案1	AKH-0.66 S双绕组电流互感器	64	10560.0	19360.0	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。
	指针式电流表	64	1600.0
	ARTU-M32遥测单元	2	7200.0
方案2	AKH-0.66 电流互感器	64	2560.0	46080.0	远程输出为模拟信号，没有本地显示，后台采集需要A/D转换，会应入二次误差。
方案2	BD-AI 单相电流变送器	64	43520.0	46080.0	远程输出为模拟信号，没有本地显示，后台采集需要A/D转换，会应入二次误差。
方案3	AKH-0.66 电流互感器	64	2560.0	39680.0	数字显示电流值，RS485/Modbus远传后台采集数据
方案3	PZ72-AI3/C 三相电流表	32	37120.0	39680.0	数字显示电流值，RS485/Modbus远传后台采集数据

综上对比，方案1新型双绕组电流互感器与ARTU-M32配合使用，性价比*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。
4 结束语
双绕组电流互感器已在上海、深圳、杭州、济南、内蒙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。

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