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低壓雙繞組電流互感器的設計及應用
周廣鈺，1楊廣亮2 張國強2
（1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院，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
對饋線眾多的低壓配電線路，目前主要有以下方法來實現系統監測：1.采用電流互感器接多功能電力監控儀加485通訊表實現多路系統監測；2采用電流互感器接變送器來實現；、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，實現對眾多終端配電線路進行遙測的智能配電方案。該方案具有成本低、投資少、安裝接線簡便等優點，有利于低壓智能配電的進一步推廣和應用。
關鍵詞 低壓雙繞組 電流互感器 工作原理 應用
0 引言
低壓電流互感器具有體積小、質量輕、準確度高、容量大、安裝方便等特點，且測量范圍比較大，二次輸出信號5A或1A，但對于遠程傳輸和系統監控采集就沒有辦法來實現信息傳遞，必須通過變送器或電力儀表。針對市場需求，我公司開發出AKH-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,可直接用于系統采集和遠傳,與ARTU-M32配套使用,可簡化系統結構,降低成本,提高系統可靠性.
1.產品設計
1.1結構特點
本產品結構新穎，外形美觀大方,透明翻蓋設計有防竊電裝置,接線方便。互感器外殼材料采用PC/ABS合金，該材料具有耐高溫、機械強度高、環保等特點；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，該材料具有性能穩定，機械強度高，導磁率極高等特點；漆包線采用高強度漆包線，該材料具有絕緣強度高，耐溫性強等特點。
雙繞組電流互感器是在傳統低壓母線式電流互感器的基礎上進行研發，兼容電纜和銅排安裝方式，根據一次電流的測量范圍，5A-1250A采用一體式設計方案，主要規格有S-30I、S-40I、S-50II；1250A-6300A采用分體式結構設計，主要規格有S-60II、S-80II、S-100II、S-120II、S-200II為分體式，產品外觀及剖面圖
如圖1、圖2所示。
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圖1 AKH-0.66 S 型雙繞組電流互感器外觀圖
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1-端子1S1；2-端子2S1；3-端子1S2；4-端子1S2；5-副繞組；6-主繞組
圖2 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P2，主繞組一次繞組匝數為N1，主繞組二次電流I2由端子1S1流出，經過電流表至端子1S2，副繞組二次繞組匝數為N2，副繞組輸出端2S1和2S2輸出AC 0-20mA小電流信號，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為主繞組的勵磁電流，I0′為副繞組的勵磁電流。I0和I0′是影響雙繞組電流互感器的準確級主要因數，而提高其準確級就必須對主、副繞組進行補償，補償誤差的常見方式主要有：鐵芯補償、整數匝補償、分數匝補償和磁分路補償，因為雙繞組電流互感器本身要考慮過載，所以主繞組誤差不需要考慮進行鐵芯補償，整數匝補償對相位差不起作用，磁分路補償一般補償小電流10%及以下時效果好，而分數匝補償最為理想（主繞組二次繞組匝數少可采用多根導線并繞）；因為副繞組一次電流一般為5A、1A，輸出為毫安級小電流信號，副繞組二次繞組匝數多，二次導線采用單根導線繞制，所以最為理想的補償方式就是鐵芯補償，使用初始導磁高的鐵芯（如超微晶）可提高準確級，且成本低。因此運用合理的誤差補償方式是提高雙繞組電流互感器準確級的關鍵。
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圖3
2.主要技術指標
與常規測量用電流互感器相比，產品主要技術指標見表1
表1
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技術指標
產品類型
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一次電流
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二次電流
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容量
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精度
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過載
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常規電流互感器
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5-6300A
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5A或1A
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一般
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一般
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3倍
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雙繞組電流互感器
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5-6300A
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5A或1A
0-20mA
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大
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高
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8-10倍
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3．產品選型與應用
由于雙繞組電流互感器可輸出5A或1A供給電流表測量,又可以輸出交流0-20mA小電流信號，應用于遙測系統直接采集上傳，實現了電流信號的遠程測量，同時雙繞組電流互感器過載能力比較強，所以它又可以應用于各種電動機保護回路。
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控系統，是低壓智能配電系統的一種高效且低成本的解決方案。
3.1 產品選型
AKH-0.66S系列雙繞組電流互感器具有兩個二次繞組，其一(1S1、1S2）用于電流表指示，額定電流為交流5A或交流1A，其二（2S1、2S2）用于遠傳遙測，可與ARTU-M32遙測單元或ARD3電動機保護器配套使用，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，也能保證雙繞組電流互感器的誤差在0.2-0.5%，產品外殼結構采用翻蓋結構，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，二次導線采用高強度電磁漆包線，產品結構新穎，造型美觀，安裝方便。產品具有體積小、質量輕、準確度高、容量大等特點。
3.2 規格尺寸
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3.3應用實例
以監控32條低壓饋線并組網為例，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ARTU-M32遙測單元測量并遠程，B相電流默認為A相與C相矢量和，見圖4(a)、圖4(b)。
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a b
圖4低壓饋線原理圖
3.4方案性價對比
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方案
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采用產品
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數量（只）
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成本價（元）
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總價（元）
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特點
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方案1
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AKH-0.66 S雙繞組電流互感器
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64
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10560.0
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19360.0
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指針表顯示電流，遠程輸出為數字信號，后臺采集無需再次A/D轉換，精度高。
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指針式電流表
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64
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1600.0
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ARTU-M32遙測單元
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2
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7200.0
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方案2
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AKH-0.66 電流互感器
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64
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2560.0
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46080.0
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遠程輸出為模擬信號，沒有本地顯示，后臺采集需要A/D轉換，會應入二次誤差。
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BD-AI 單相電流變送器
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64
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43520.0
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方案3
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AKH-0.66 電流互感器
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64
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2560.0
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39680.0
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數字顯示電流值，RS485/Modbus遠傳后臺采集數據
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PZ72-AI3/C 三相電流表
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32
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37120.0
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綜上對比，方案1雙繞組電流互感器與ARTU-M32配合使用，性價比最高，可以實現對低壓配電智能化低成本的多回路監控，有利于低壓智能配電進一步推廣和應用。
4 結束語
雙繞組電流互感器已在上海、深圳、杭州、濟南、內蒙古等地工礦企業工程配電監控系統中得到應用，降低了投資成本，產生了較好的社會和經濟效益。
參考文獻
[1]江蘇安科瑞電器制造有限公司.電量傳感器選型手冊雙繞組電流互感器使用說明書,200809版.
[2]任致遠，周中.電力電測數字儀表原理與應用指南,中國電力出版社，2007.
作者簡介：楊廣亮，男，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為電量傳感器設計，手機：18702111892，座機：021-69158305，QQ:2880157852，E-mail:2880157852@qq.com
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