計量型低壓電流互感器設計與應用
0 概述
計量型低壓電流互感器是給電能表和其他類似電器提供電流的電流互感器，廣泛用于對低壓配電系統(tǒng)電流的計量，主要準確(對電流互感器給定的等級)級有：0.2、0.5S、0.2S等。
本文介紹的是一款上海安科瑞自主研發(fā)的AKH-0.66G計量型電流互感器，外殼采用阻燃、耐溫140℃的進口聚碳酸酯注塑成形，鐵芯采用超微晶，二次導線采用高強度電磁漆包線，產(chǎn)品結構新穎，造型美觀，安裝方便，體積小，質(zhì)量輕，準確度高，容量大。產(chǎn)品符合國標GB1208-2006。
1 工作原理
低壓電流互感器的工作原理如圖1所示，電流互感器的一次繞組串聯(lián)在被測線路中，I1為線路電流即電流互感器的一次電流，N1為電流互感器的一次匝數(shù)，I2電流互感器二次電流(通常為5A、1A)，N2為電流互感器的二次匝數(shù)，Z2e為二次回路設備及連接導線阻抗。當一次電流從電流互感器P1端流進，P2端出，在二次Z2e接通的情況下，由電磁感應原理，電流互感器二次繞組有電流I2從S1流過，經(jīng)Z2e至S2，形成閉合回路。由此可得電流在理想狀態(tài)下I1×N1=I2×N2，所以有I1/I2=N1/N2=K，K為電流互感器的變比。
圖1 低壓電流互感器的工作原理
2 技術指標
一次電流測量范圍5-2000A，二次電流5A，1A；額定工作電壓AC0.66kV(等效AC0.69kV，GB156-2003)；額定頻率50-60Hz；環(huán)境溫度-30℃~70℃，最高耐溫120℃；海拔高度≤3000m；工頻耐壓3000V/1min 50Hz；用于沒有雨雪直接侵襲，無嚴重污染及劇烈震動的場所。
3 在低壓配電系統(tǒng)中的問題及應用實例
計量用電流互感器在低壓配電系統(tǒng)中，準確級0.2級、0.2S級區(qū)分是用戶經(jīng)常碰到的問題，以及錯誤接線(極性接反)對計量的影響。
3.1 準確級0.2級、0.2S級區(qū)別見表1
|
準確級 |
在下列額定電流(%)下的
電流誤差 ( ±%) |
在下列額定電流(%)下的相位差 |
|
±(′) |
±crad |
|
1 |
5 |
20 |
100 |
120 |
1 |
5 |
20 |
100 |
120 |
1 |
5 |
20 |
100 |
120 |
|
0.2 |
|
0.75 |
0.35 |
0.2 |
0.2 |
|
30 |
15 |
10 |
10 |
|
0.9 |
0.45 |
0.3 |
0.3 |
|
0.2S |
0.75 |
0.35 |
0.2 |
0.2 |
0.2 |
30 |
15 |
10 |
10 |
10 |
0.9 |
0.45 |
0.3 |
0.3 |
0.3 |
表1 誤差和相位差限值
3.2 錯誤接線(極性接反)對計量的影響
(1)計量接線方式三相三線
正確接線時的有功功率為：P=Pa+ Pc =UabIa.cos(30°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc)；三相電路平衡時，Uab=Ucb=√3U，Ia=Ic=√3I，即，P=3UI cosφ；假如A相電流互感器極性接反，祥見接線圖(a)和相量圖(b)
這樣我們可以得出：公用線的電流Io是相電流的√3倍；
電能表一的電流滯后電壓的角度為：30°+φa+180°=210°+φa；
電能表二電流滯后電壓的角度為：30°-φc；
所以錯誤接線時的有功功率為：
P´=Pa´+ Pc´=Uab.Ia.cos(210°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc)=UIsinφ;
若功率因數(shù)cosφ=0.9，則當A相計量互感器極性接反，漏計電能為實際計量電能的：
P/ P´-1=3UIcosφ/UI sinφ-1=3×0.9/0.4359-1=5.19倍;
(2)計量接線方式三相四線
正確接線時的有功功率為：P=Pa+ Pb+ Pc =UaIa.cosφa+ Ub.Ib.cosφb+Uc.Ic.cosφc；三相電路平衡時，Ua=Ub=Uc=U，Ia=Ib=Ic=I，即，P=3UIcosφ
假如A相電流互感器極性接反，祥見接線圖(c)和相量圖(d)
這樣我們可以得出：公用線的電流Io是相電流的2倍,A相電流為-Ia；
所以錯誤接線時的有功功率為：
P´=Pa+Pb+Pc=-UaIa.cosφa+Ub.Ib.cosφb+ Uc.Ic.cosφc= UIcosφ;
則當A相計量互感器極性接反，漏計電能為實際計量電能的：
P/ P´-1=3UIcosφ/UIcosφ-1=2倍；
(a)電流互感器在接線時，同名端必須要保持一致，即P1、S1；P2、S2。
(b)電流互感器在正常運行時，二次不得開路，防止二次開路產(chǎn)生高電壓，影響人身和設備安全。
4．報價方案
|
應用場合 |
外形 |
AKH-0.66/G型 |
準確級 |
出廠價
(元/只) |
|
型號 |
規(guī)格 |
|
一次電流測量范圍5-6300A，可與計費電能表配套使用 |
|
30×30I |
5-150/5A |
0.2 |
168 |
|
0.5S |
255 |
|
0.2S |
280 |
|
200-400/5A |
0.2 |
136 |
|
0.5S |
210 |
|
0.2S |
235 |
|
40II |
400-600/5A |
0.2 |
138 |
|
0.5S |
195 |
|
0.2S |
265 |
|
60I |
600-800/5A |
0.2 |
160 |
|
0.5S |
195 |
|
0.2S |
270 |
|
1000-1250/5A |
0.5S |
220 |
|
0.2S |
270 |
|
60II |
600-800/5A |
0.2 |
184 |
|
0.5S |
205 |
|
0.2S |
280 |
|
1000-1250/5A |
0.5S |
230 |
|
0.2S |
290 |
|
80I |
750-1000/5A |
0.2 |
188 |
|
0.5S |
240 |
|
0.2S |
300 |
|
1500-2000/5A |
0.5S |
250 |
|
0.2S |
310 |
|
80II |
750-1000/5A |
0.2 |
198 |
|
0.5S |
250 |
|
0.2S |
310 |
|
1500-2000/5A |
0.5S |
260 |
|
0.2S |
320 |
|
100II |
1000-2000/5A |
0.5S |
300 |
|
0.2S |
350 |
注：計量型低壓電流互感器可按上述報價的70%優(yōu)惠供應。
5 結束語
產(chǎn)品已在上海、深圳、杭州、濟南、內(nèi)蒙古等地工礦企業(yè)工程配電監(jiān)控系統(tǒng)電能計量中得到應用，降低了投資成本，產(chǎn)生了較好的社會和經(jīng)濟效益。
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