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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(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
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(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5A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.
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?;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(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(guò)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,
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(guò)增加鐵芯截面或提高鐵芯性能或通過(guò)誤差補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)調(diào)節(jié)誤差,而副繞組(5)的誤差的補(bǔ)償是通過(guò)共同提高兩個(gè)繞組的性能來(lái)實(shí)現(xiàn);雙繞組電流互感器的電動(dòng)勢(shì)也類(lèi)似于電流互感器原理,這里不作詳細(xì)介紹。
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(jiàn)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(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(jiàn)圖4(a)、圖4(b)。
圖4(a) 圖4(b)
4.2方案性?xún)r(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(wú)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(méi)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?xún)r(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。