1.引言
隨著我國電(dian)力工業中城網(wang)及農網(wang)的(de)改造,以及低壓配(pei)電(dian)系統(tong)(tong)的(de)自動化(hua)程度不(bu)斷提高(gao),電(dian)流互感器作(zuo)為低壓配(pei)電(dian)系統(tong)(tong)中的(de)一種重要電(dian)氣元件,已被廣泛地(di)應用于(yu)測量(liang)、計量(liang)、繼電(dian)保(bao)護、系統(tong)(tong)監測、接地(di)保(bao)護和各種電(dian)力系統(tong)(tong)分析之中。
2.低壓電流互感器工作原理
低壓電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)工作原(yuan)理(li)如圖1所示,電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)一(yi)次(ci)繞(rao)(rao)組串聯在被測線路(lu)中,I1為(wei)線路(lu)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)即電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)一(yi)次(ci)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu),N1為(wei)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)一(yi)次(ci)匝數,I2電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)二(er)(er)次(ci)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)(通(tong)常為(wei)5A、1A),N2為(wei)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)二(er)(er)次(ci)匝數,Z2e為(wei)二(er)(er)次(ci)回路(lu)設備及連接導線阻(zu)抗(kang)。當一(yi)次(ci)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)從電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)P1端流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)進,P2端出,在二(er)(er)次(ci)Z2e接通(tong)的(de)情況下,由(you)電磁感(gan)(gan)(gan)應原(yuan)理(li),電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)二(er)(er)次(ci)繞(rao)(rao)組有(you)(you)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)I2從S1流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)過,經(jing)Z2e至(zhi)S2,形成閉(bi)合回路(lu)。由(you)此(ci)可得電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)在理(li)想(xiang)狀(zhuang)態下I1×N1=I2×N2,所以有(you)(you)I1/I2=N1/N2=K,K為(wei)電流(liu)(liu)(liu)(liu)(liu)互(hu)感(gan)(gan)(gan)器(qi)(qi)的(de)變比。
圖1
3.低壓電流互感器的選型
3.1測量(liang)用(yong)電流互(hu)感器(qi)
3.1.1測量用電(dian)流互感器(qi)是(shi)為指示儀表(biao)、積分儀表(biao)和(he)其(qi)他類似(si)電(dian)器(qi)提供電(dian)流的(de)電(dian)流互感器(qi)。
測(ce)(ce)量用電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)互(hu)(hu)感(gan)器(qi)廣泛(fan)(fan)用于對低壓(ya)配電(dian)(dian)(dian)系統(tong)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的測(ce)(ce)量,主(zhu)要準(zhun)確(對電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)互(hu)(hu)感(gan)器(qi)給定(ding)的等級(ji))級(ji)有:0.2、0.5、1、3、5等,目(mu)前應用比較廣泛(fan)(fan)的測(ce)(ce)量用互(hu)(hu)感(gan)器(qi)主(zhu)要為母線式電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)互(hu)(hu)感(gan)器(qi),安(an)裝方便(bian),而且其型(xing)號、規格繁多,可根據不同規格的母排或線纜選(xuan)用最經(jing)濟合理的電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)互(hu)(hu)感(gan)器(qi),表(biao)1以江蘇安(an)科瑞AKH-0.66型(xing)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)互(hu)(hu)感(gan)器(qi),分析測(ce)(ce)量用電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)互(hu)(hu)感(gan)器(qi)的運用及特點。
表(biao)1 AKH-0.66測量(liang)用電流互感器(qi)技術參數(shu)表(biao)
電流互感器型號 | 輸入、輸出 | 主要特點 |
AKH-0.66/I型 | 輸入:5-3000A 輸出:0-5A(0-1A) | 適用用于多(單)根電纜或單根母排穿越,適用面廣 |
AKH-0.66/II型 | 輸入:150-6300A 輸出:0-5A(0-1A) | 適用用于多根母排或(huo)多根電(dian)纜穿越,適用面(mian)廣,二次接線端與母排安裝(zhuang)水(shui)平面(mian)平行。 |
AKH-0.66/III型 | 輸入:250-6300A 輸出:0-5A(0-1A) | 具備II型特(te)點,精(jing)度高,容量大(da),適用于相間(jian)距離小(xiao)的場合,二次接線端與母(mu)排安裝水平面垂直。 |
AKH-0.66/M8型 | 輸入:5-150A 輸出(chu):0-5A(0-1A) | 適(shi)用于小電(dian)流空間場所,為接(jie)線式電(dian)流互(hu)感(gan)器。 |
AKH-0.66/K型 | 輸入:100-6300A 輸(shu)出:0-5A(0-1A) | 用(yong)于項目改(gai)造,無須拆一(yi)次母線,安裝方(fang)便,為用(yong)戶節(jie)省人(ren)力、財力,提高(gao)改(gai)造效率。 |
AKH-0.66/S型 | 輸(shu)入(ru):5-6300A 輸出兩組:一組0-5A(0-1A), 另一組AC0-20mA | 雙路(lu)(lu)輸出(chu),一(yi)路(lu)(lu)用(yong)于(yu)電流的測(ce)量,另一(yi)路(lu)(lu)用(yong)于(yu)遠傳,用(yong)于(yu)系統監測(ce),與遙測(ce)單元配合使用(yong),為用(yong)戶(hu)節約成本。 |
AKH-0.66/SM型(xing) | 輸入:5-6300A 輸出兩組: 一(yi)組0-5A(0-1A), 另一組DC4-20mA | 雙路(lu)輸(shu)出(chu),一路(lu)用(yong)于電流的測量,另一路(lu)用(yong)于遠(yuan)傳,用(yong)于系統(tong)監測,與自控儀(yi)表(biao)如(ru)PLC配合(he)使用(yong),為用(yong)戶節約成本,輔助電源DC24V由PLC供電。 |
3.1.2測量用(yong)電(dian)流互(hu)感(gan)器在低壓配(pei)電(dian)系(xi)統中的(de)問題及應用(yong)實例
測量用電流互感器在低壓(ya)配(pei)電系統中二次輸出5A和1A的選擇(ze),是(shi)一(yi)些電氣工程師經(jing)常遇到(dao)的問題。
2009年12月山東聊城某化工(gong)廠,各生產車(che)間環境(jing)多(duo)為爆炸(zha)性環境(jing),各車(che)間電(dian)(dian)氣控制室不安裝在車(che)間內(nei),而是安裝在離各車(che)間較(jiao)遠的(de)(de)公共(gong)電(dian)(dian)氣控制室,來(lai)實現(xian)對(dui)系(xi)統(tong)電(dian)(dian)流(liu)(liu)信息的(de)(de)集(ji)中(zhong)采集(ji),現(xian)場(chang)電(dian)(dian)流(liu)(liu)互感(gan)器(qi)與(yu)控制室之(zhi)間距離大(da)約(yue)200米,有的(de)(de)甚至300米,二次(ci)傳輸導(dao)線(xian)為2.5平方毫米,使用的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)互感(gan)器(qi)有AKH-0.66/30I 200/5A 0.5級 5VA 穿心(xin)1匝(za) 等許多(duo)規(gui)格,使用的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)(liu)表(biao)(biao)為CL72-AI,該項(xiang)目比較(jiao)大(da),該項(xiang)目在將完(wan)工(gong),部(bu)分工(gong)程(cheng)試運行時,發(fa)現(xian)所有電(dian)(dian)流(liu)(liu)表(biao)(biao)顯示(shi)與(yu)現(xian)場(chang)電(dian)(dian)流(liu)(liu)完(wan)全(quan)不準確(que)。
經分析,電流互感器額定容量就是電流互感器額定二次電流I2e,通過二次回路額定負載Z2e時所消耗的視在功率S2e,即,S2e=I2e2Z2e; 因數顯表消耗的視在功率只有0.05VA,很小,所以我們可以不考慮 ,Z2e=ρ.2L/S=0.0176Ω. mm2/m×2×200 m /2.5=2.82Ω,S2e= I2e2Z2e=5A2×2.82Ω=70.5VA,遠遠大于(yu)電流互感(gan)器的(de)額定容量5VA,所以此(ci)時應(ying)該選擇200/1A的(de)電流互感(gan)器,2010年2月份該項目更換了(le)所有的(de)比(bi)5A電流互感(gan)器,同時由于(yu)電流表(biao)為數顯表(biao),變比(bi)可以重新設定為200/1,使整個系統恢(hui)復正常。
從本實例可以得出電流互感器接數顯電流表時,傳輸距離對比如表2
表2傳輸(shu)距離對比
二次導線截面積(ji)(mm2) | 額定二次電流(A) | 互感器容量(VA) | 單程傳輸距離(m) |
1.5 | 5 | 2.5 | 4.2 |
1 | 106 |
2.5 | 5 | 5 | 14.2 |
1 | 355 |
4 | 5 | 10 | 45 |
1 | 1136 |
0.2 | 0.02 | 0.2 | 2840 |
3.2計量(liang)用電流互感器(qi)
3.2.1計量用電流(liu)互感器就(jiu)是(shi)與計費電能表和計量裝置配合使用的電流(liu)互感器。主要準(zhun)確級有:0.2、0.5S、0.2S。
3.2.2計量用(yong)電流(liu)互感器在低壓配電系統中的問題及應用(yong)實例(li)
計(ji)量用電(dian)流互感(gan)器在低壓配(pei)電(dian)系統(tong)中,準確級(ji)0.2級(ji)、0.2S級(ji)區分是用戶經常碰到的(de)(de)問題,以(yi)及錯(cuo)誤接線(極(ji)性接反)對計(ji)量的(de)(de)影響。
3.2.2.1準確級0.2級、0.2S級區別見表3
表3誤差和相位差限(xian)值
準確級 | 在下(xia)列額定電流(%)下(xia)的 電流誤差 ( ±%) | 在下列額定(ding)電(dian)流(%)下的相位差(cha) |
±(′) | ±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 |
3.2.2.2計量(liang)(liang)用(yong)電流互感器的(de)錯誤(wu)接(jie)線(xian)(極性接(jie)反)對計量(liang)(liang)的(de)影響
(1)計(ji)量接線方式三相三線
正確接(jie)線時的有功(gong)功(gong)率(lv)為:P=Pa+ Pc =UabIa.cos(30°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc);
三相電路平衡時(shi),Uab=Ucb=√3U,Ia=Ic=√3I,即,P=3UI cosφ
假如(ru)A相電流互(hu)感(gan)器極性(xing)接反(fan),祥見圖2
圖2
這樣我們可(ke)以得出:公(gong)用線的電流(liu)Io是(shi)相(xiang)電流(liu)的√3倍;
電(dian)能表一(yi)的(de)電(dian)流(liu)滯后電(dian)壓的(de)角(jiao)度為:30°+φa+180°=210°+φa;
電能表二(er)電流滯后(hou)電壓的角度為:30°-φc;
所以(yi)錯誤接線時的有(you)功功率為:
P′=Pa′+ Pc′=Uab.Ia.cos(210°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc)=UIsinφ;
若功率因數(shu)cosφ=0.9,則(ze)當A相計(ji)量互感器極性接反(fan),漏計(ji)電能(neng)為實際計(ji)量電能(neng)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(xiang)四線
正(zheng)確接線時的有功(gong)功(gong)率(lv)為:P=Pa+ Pb+ Pc =UaIa.cosφa+ Ub.Ib.cosφb+Uc.Ic.cosφc;
三相(xiang)電(dian)路平衡時(shi),Ua=Ub=Uc=U,Ia=Ib=Ic=I,即(ji),P=3UIcosφ
假如A相電流互感器(qi)極(ji)性接反,祥見圖3
圖3
這(zhe)樣我們可以(yi)得出:公用線(xian)的(de)電(dian)(dian)流Io是(shi)相電(dian)(dian)流的(de)2倍,A相電(dian)(dian)流為-Ia;
所以(yi)錯誤接(jie)線(xian)時的有功(gong)功(gong)率為:
P′=Pa+Pb+Pc=-UaIa.cosφa+Ub.Ib.cosφb+ Uc.Ic.cosφc= UIcosφ;
則當A相(xiang)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;
3.3.保護用電流(liu)互感器
3.3.1保(bao)護用(yong)電(dian)流(liu)(liu)互(hu)感器(qi)就是(shi)為保(bao)護用(yong)繼電(dian)器(qi)提供電(dian)流(liu)(liu)的電(dian)流(liu)(liu)互(hu)感器(qi)器(qi),與(yu)電(dian)流(liu)(liu)繼電(dian)器(qi)等類似電(dian)器(qi)配(pei)套(tao)使用(yong),主(zhu)要用(yong)于低壓配(pei)電(dian)系(xi)統電(dian)流(liu)(liu)過(guo)載保(bao)護和短路保(bao)護。主(zhu)要準確(que)級有:5P、10P,5、10表示復合誤(wu)差(cha)5%、10%,準確(que)限(xian)(xian)值(zhi)(zhi)系(xi)數(shu)又叫限(xian)(xian)值(zhi)(zhi)系(xi)數(shu),它是(shi)額(e)定(ding)準確(que)限(xian)(xian)值(zhi)(zhi)一次電(dian)流(liu)(liu)(此時符合誤(wu)差(cha)不超過(guo)5%、10%)與(yu)額(e)定(ding)一次電(dian)流(liu)(liu)的比(bi)值(zhi)(zhi),準確(que)限(xian)(xian)值(zhi)(zhi)系(xi)數(shu)有,5、10、15、20,
3.3.2保護用電流(liu)互感器在低壓配電系統中的問題及應用實例
保護(hu)電(dian)流(liu)互感器在低(di)壓(ya)配電(dian)系(xi)統中,準(zhun)確級(ji)以及準(zhun)確限值系(xi)數(shu)的選(xuan)擇(ze)是用戶經常碰到的問題。
2003年(nian)河北(bei)某(mou)工廠,由于新廠房(fang)擴建,在新廠房(fang)1500米(mi)附近(jin)安裝(zhuang)了一臺250KVA(10/0.4kV)配變,與主變距(ju)離(li)2500米(mi),因(yin)負荷較小(額(e)定電(dian)流(liu)80A),當時為了考慮計量準確,使互(hu)感器額(e)定一次電(dian)流(liu)與最大負荷電(dian)流(liu)相(xiang)接近(jin),將電(dian)流(liu)互(hu)感器比(bi)選(xuan)擇100/5A,同(tong)時保(bao)護(hu)用電(dian)流(liu)互(hu)感器選(xuan)擇100/5A,10P10。在施工下水道時,將電(dian)纜挖斷,造成工廠附近(jin)大面積停電(dian)。
經(jing)電(dian)(dian)網參(can)數計算(suan)得:主變短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)抗(kang)為(wei)(wei)X1 = 0.07Ω,配變短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)抗(kang)為(wei)(wei)X2 = 0.5Ω,短(duan)路(lu)(lu)點前短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)抗(kang)為(wei)(wei)X3= 0.4Ω, 計算(suan)電(dian)(dian)抗(kang)X*∑= X1 + X2 + X3 = 0.97。 相(xiang)短(duan)路(lu)(lu)時TA流經(jing)次暫態短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)流周期分量有效值為(wei)(wei):I" = 1 / X*∑×5.5 = 5.67(kA),此(ci)時短(duan)路(lu)(lu)電(dian)(dian)流是額(e)定電(dian)(dian)流的56.7倍,遠(yuan)遠(yuan)大(da)于準確(que)限值系數10,同時復(fu)合(he)誤差超過10%時,影響繼電(dian)(dian)器動作,應(ying)該選(xuan)擇500/5A 10P15。
3.4.剩(sheng)余電流互感(gan)器
3.4.1在(zai)低壓(ya)配(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)系統(tong)中(zhong)接(jie)地保(bao)護(hu)主要有(you):零序(xu)保(bao)護(hu)(中(zhong)、高壓(ya)均可以使用(yong))和(he)剩余電(dian)(dian)(dian)(dian)流保(bao)護(hu)(也稱(cheng)漏電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流保(bao)護(hu)),兩者基本工作原理相同都是基于(yu)基爾霍夫電(dian)(dian)(dian)(dian)流定律,但是使用(yong)場合(he)根據系統(tong)接(jie)地方式的不同而不同。剩余電(dian)(dian)(dian)(dian)流互(hu)感器主要與(yu)繼電(dian)(dian)(dian)(dian)器配(pei)合(he)使用(yong),也常常與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)氣火(huo)災監(jian)控(kong)系統(tong)配(pei)套使用(yong),靈敏度高。
3.4.2剩余(yu)用電流(liu)互感器(qi)與(yu)零序電流(liu)互感器(qi)在(zai)低(di)壓配電系統中的區別,祥見(jian)(表4),以及剩余(yu)電流(liu)互感在(zai)接地系統方式不同(tong)時(shi)的應(ying)用,祥見(jian)表(5)。
表4剩余電流互感(gan)(gan)器與零序電流互感(gan)(gan)器的區(qu)別(bie)
接地故障保護方式 | 接線方式 | 靈敏度 | 適用接地系統 | 備注 |
剩余電流保護 | A、B、C三相導線與N線 一起(qi)穿過一個(ge)剩余C.T, | 高 | TT、TN-S、 TN-C-S、IT |
|
零序電流保護 | A、B、C三相導線一起穿過一零序C.T,低壓也可在中性線N上安裝一個零序C.T | 較高 | TN-S、TN-C、 TN-C-S、IT |
|
表5接(jie)線方式剩余電流互(hu)感器在接(jie)地系(xi)統方式不同(tong)時的應用
系 統 | 系 統 接 線 |
TT系統 | |
TN-S系統 | |
TN-C系統 | |
TN-C-S系統 | |
IT系統 | |
3.5電流互感器使用過程中的注意事(shi)項(xiang)
3.5.1電流互感器(qi)在(zai)接線(xian)時,同名端必(bi)須要保持一致,即P1、S1;P2、S2。
3.5.2電(dian)流互感器(qi)在正常運行時,二(er)(er)次(ci)不得開(kai)路,防止二(er)(er)次(ci)開(kai)路產生(sheng)高電(dian)壓,影(ying)響人身和(he)設(she)備安全。
4.結束語
本文對低(di)壓配電系統中的不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)電流互感器(qi)進行了簡(jian)單概述,推(tui)薦(jian)給電力(li)系統各位專家和(he)電氣工程(cheng)師(shi)們參考,有利(li)于不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)低(di)壓電流互感器(qi)在低(di)壓智(zhi)能(neng)配電系統的廣泛(fan)應(ying)用。
參考文獻
[1]江(jiang)蘇安科瑞電器制造有限公司.電量(liang)傳感器選型(xing)手冊,200903版.
[2]任致遠(yuan),周中.電(dian)(dian)力(li)電(dian)(dian)測數字儀(yi)表(biao)原理(li)與應用指(zhi)南,中國(guo)電(dian)(dian)力(li)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:18702111592,座(zuo)機:021-59104850,QQ:2880157865
版權所有(you):安科瑞(rui)電(dian)氣(qi)股(gu)份(fen)有(you)限公(gong)司 技術支持:安科瑞(rui)電(dian)氣(qi)股(gu)份(fen)有(you)限公(gong)司系(xi)統部