低压双绕组电流互感器的设计及应用低压双绕组电流互感器的设计及应用杨广亮、张国强/江苏安科瑞电器制造有限公司摘 要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。本文介绍一种低压双绕组电流互感器，它与 ARTU-M32 配合使用可以，实现对众多终端配电线路进行遥测的智能配电方案。该方案具有成本低、投资少、安装接线简便等优点，有利于低压智能配电的进一步推广和应用。关键词 低压双绕组 电流互感器 工作原理 应用 1 引言 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，我公司开发出 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.2 产品设计2.1 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；如图 1(b)、图 2(b)所示，主绕组（6）铁芯采用有取向冷扎硅钢片，如图图 1(b)、图 2(b)所示，副绕组（5）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，如图 1(a)、 图 2(a)所示。1-端子 1S1；2-端子 2S1；3-端子 1S2；4-端子 1S2；5-副绕组；6-主绕组22 工作原理双绕组电流互感器的工作原理同电流互感器的工作原理，基本工作原理如图 1(b)、图 2(b) 、图 3 所示，双绕组电流互感器一次电流 I1由主绕组（6）P1端流进，至 P2，主绕组（6）一次绕组匝数为 N1，主绕组（6）二次电流 I2由端子 1S1（1）流出，经过电流表至端子 1S2（3） ，副绕组（5）二次绕组匝数为 N2，副绕组（5）输出端 2S1（2）和 2S2（4）输出 AC 0-20mA 小电流信号，供给测控装置采集。所以有：I1N1+ I2N2= I0N1 （1）I2N2+I3N3 = I0N2 （2）由（1）式可得：I2N2= I0N1- I1N1由（2）式可得：I2N2= I0N2 - I3N3，所以可得：I0N1- I1N1= I0N2 - I3N3，即I0N1+ I3N3= I0N1+ I0N2上述式中 I0为主绕组(6)的励磁电流，I0为副绕组(5)的励磁电流。所以主绕组(6)的输出误差，可以通过增加铁芯截面或提高铁芯性能或通过误差补偿的方法来调节误差，而副绕组(5)的误差的补偿是通过共同提高两个绕组的性能来实现；双绕组电流互感器的电动势也类似于电流互感器原理，这里不作详细介绍。3N2N1NI32I1I1PP2A1S211S22SARTU-M32双绕组电流互感器原理示意图12S图 33.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产品技术指标 表 1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5-6300A5A 或 1A一般一般3 倍双绕组电流互感器5-6300A5A 或 1A0-20mA大高8-10 倍4应用双绕组电流互感器由于它既可以输出 5A 或 1A，供给电流表测量,又可以输出交流 0-20mA 小电流信号，可以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；由于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又一种高效且低成本的解决方案，有利于低压智能配电进一步推广和应用。4.1 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(a) 图 4(b)4.2 方案性价对比 方案采用 AKH-0.66/S 双绕组电流互感器的硬件成本如下：64 只 AKH- 0.66/S 双绕组电流互感器，约增加成本 10560 元，64 只指针式电流表，约增 加成本 1600 元，2 台 ARTU-M32 遥测单元，成本 7200 元,总成本 19360 元。其 特点是本地有指针表显示电流，远程输出为数字信号，后台采集无需再次 A/D 转换，精度高。方案 2采用 BD-AI 的硬件成本如下：64 只 AKH-0.66 电流互感器，约增加 成本 2560 元，64 只 BD-AI 变送器约增加成本 43520，总成本 46080 元。其特 点是远程输出为模拟信号，没有本地显示，后台采集需再次 A/D 转换，会应入 二次误差。方案 3采用 PZ72-AI3/C 的硬件成本如下：64 只 AKH-0.66 电流互感器， 约增加成本 2560 元，32 只 PZ72-AI3/C 变送器约增加成本 37120，总成本 39680 元。其特点同第一项（显示方式改为数字式） 。综上对比，双绕组电流互感器与 ARTU-M32 配合使用，性价比最高，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。 5 结束语 双绕组电流互感器已在上海、深圳、杭州、济南、内蒙古等地工矿企业工程 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。参考文献1江苏安科瑞电器制造有限公司.电量传感器选型手册双绕组电流互感器使用说明书, 200809 版. 2任致远，周中.电力电测数字仪表原理与应用指南,中国电力出版社，2007.