低壓雙繞組電流互感器的設(shè)計(jì)及應(yīng)用
1．引言
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：
1．采用電流互感器接多功能電力監(jiān)控儀表加RS485通訊表實(shí)現(xiàn)多路系統(tǒng)監(jiān)測；
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-M32四遙單元配合使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)眾多終端配電線路進(jìn)行遙測的智能配電方案，該方案具有成本低、投資少、安裝接線簡便等優(yōu)點(diǎn)，有利于低壓智能配電的進(jìn)一步推廣和應(yīng)用。
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)市場需求，上海安科瑞電氣股份有限公司開發(fā)出一款A(yù)KH-0.66S系列雙繞組電流互感器,一次電流測量范圍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)
AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器結(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)；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
低壓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)勢也類似于電流互感器原理，這里不作詳細(xì)介紹。
圖3
3. 技術(shù)指標(biāo)
與常規(guī)測量用電流互感器相比，AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器主要技術(shù)指標(biāo)見表1
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技術(shù)指標(biāo)
產(chǎn)品類型 |
一次電流 |
二次電流 |
容量 |
精度 |
過載 |
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常規(guī)電流互感器 |
5-6300A |
5A或1A |
一般 |
一般 |
3倍 |
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雙繞組電流互感器 |
5-6300A |
5A或1A，0-20mA |
大 |
高 |
8-10倍 |
表1 產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)
4．產(chǎn)品應(yīng)用
AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器由于它既可以輸出5A或1A，供給電流表測量，又可以輸出交流0-20mA小電流信號(hào)，可以應(yīng)用于遙測系統(tǒng)直接采集上傳，實(shí)現(xiàn)了電流信號(hào)的遠(yuǎn)程測量；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。
AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器與ARTU-M32遙測單元配套使用，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遙測單元測量并遠(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 報(bào)價(jià)方案
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型號(hào) |
規(guī)格 |
價(jià)格 |
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雙路輸出，一路用于交流電流的測量，另一路輸出直流4-20mA用于遠(yuǎn)傳，可與自控儀表如PLC配合使用，為用戶節(jié)約成本，輔助電源DC24V由PLC提供 |
SM-50I |
5/AC5A/DC4-20mA |
521 |
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10/AC5A/DC4-20mA |
521 |
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15/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
20/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
25/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
30/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
40/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
50/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
60/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
75/AC5A/DC4-20mA |
526 |
|
80/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
100/AC5A/DC4-20mA |
521 |
|
150/AC5A/DC4-20mA |
526 |
|
200/AC5A/DC4-20mA |
528 |
|
300/AC5A/DC4-20mA |
529 |
|
400/AC5A/DC4-20mA |
531 |
|
500/AC5A/DC4-20mA |
533 |
|
600/AC5A/DC4-20mA |
535 |
|
750/AC5A/DC4-20mA |
537 |
|
800/AC5A/DC4-20mA |
539 |
|
1000/AC5A/DC4-20mA |
547 |
|
1200/AC5A/DC4-20mA |
562 |
|
SM-60II |
300/AC5A/DC4-20mA |
526 |
|
400/AC5A/DC4-20mA |
529 |
|
500/AC5A/DC4-20mA |
533 |
|
600/AC5A/DC4-20mA |
537 |
|
750/AC5A/DC4-20mA |
542 |
|
800/AC5A/DC4-20mA |
547 |
|
1000/AC5A/DC4-20mA |
570 |
|
1200/AC5A/DC4-20mA |
576 |
|
1250/AC5A/DC4-20mA |
595 |
|
1500/AC5A/DC4-20mA |
611 |
|
2000/AC5A/DC4-20mA |
642 |
|
SM-80II |
600/AC5A/DC4-20mA |
563 |
|
750/AC5A/DC4-20mA |
569 |
|
800/AC5A/DC4-20mA |
575 |
|
1000/AC5A/DC4-20mA |
587 |
|
1200/AC5A/DC4-20mA |
602 |
|
1250/AC5A/DC4-20mA |
611 |
|
1500/AC5A/DC4-20mA |
623 |
|
2000/AC5A/DC4-20mA |
644 |
|
2500/AC5A/DC4-20mA |
668 |
|
3000/AC5A/DC4-20mA |
692 |
|
SM-100II |
1000/AC5A/DC4-20mA |
644 |
|
1200/AC5A/DC4-20mA |
647 |
|
1250/AC5A/DC4-20mA |
651 |
|
1500/AC5A/DC4-20mA |
658 |
|
2000/AC5A/DC4-20mA |
665 |
|
2500/AC5A/DC4-20mA |
689 |
|
3000/AC5A/DC4-20mA |
714 |
|
4000/AC5A/DC4-20mA |
765 |
|
SM-120II |
2000/AC5A/DC4-20mA |
677 |
|
2500/AC5A/DC4-20mA |
737 |
|
3000/AC5A/DC4-20mA |
761 |
|
4000/AC5A/DC4-20mA |
773 |
|
5000/AC5A/DC4-20mA |
836 |
|
SM-200II |
2000/AC5A/DC4-20mA |
1313 |
|
2500/AC5A/DC4-20mA |
1344 |
|
3000/AC5A/DC4-20mA |
1395 |
|
4000/AC5A/DC4-20mA |
1444 |
|
5000/AC5A/DC4-20mA |
1500 |
|
6300/AC5A/DC4-20mA |
1600 |
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遙測單元 |
ARTU-M32 |
|
3800 |
注：低壓雙繞組電流互感器、遙測單元可按上述報(bào)價(jià)的70%優(yōu)惠供應(yīng)。
低壓雙繞組電流互感器已在上海、深圳、杭州、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。
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