徐霜
（安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801）
摘 要：分析電流互感器的原理，介紹了測量用電流互感器的定義、準確級、和儀表保安系數(shù)的概念，結(jié)合工程實例分析，談?wù)劦蛪簻y量用電流互感器在風能發(fā)電領(lǐng)域中應(yīng)用。
關(guān)鍵詞 低壓配電系統(tǒng) 低壓電流互感器 工作原理 準確級 儀表保安系數(shù) 風能發(fā)電
1.引言
隨著我國電力系統(tǒng)不斷發(fā)展，國家對新能源發(fā)展越來越重視，國家出臺相關(guān)政策鼓勵企業(yè)發(fā)展新能源，風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，而且風力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家比較盛行，我國也在西部也大力推行，因為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會造成輻射和污染，是一種優(yōu)良的發(fā)電方式，而電廠中對電流信號的測量，通過遠傳才能實現(xiàn)測量，為此電流互感器作為一個重要的元件，已被廣泛地應(yīng)用于風能電廠配電系統(tǒng)配合各種測量儀器、儀表使用。
2.工作原理
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、1A），N2為電流互感器的二次匝數(shù)，Z2e為二次回路設(shè)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(yīng)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
3.測量用電流互感器的選型
3.1測量用電流互感的先關(guān)概念
3.1.1測量用電流互感器是為指示儀表、積分儀表和其他類似電器提供電流的電流互感器。
3.1.2測量用電流互感器廣泛用于對低壓配電系統(tǒng)電流的測量，主要準確（對電流互感器給定的等級）級有：0.1、0.2、0.5、1等，其相應(yīng)的準確級在國家標準中的要求見表1。
表1 電流誤差限值
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 | |||||||||||
5 | 20 | 100 | 120 | 5 | 100 | 120 | 5 | 20 | 100 | 120 | ||
0.1 | 0.4 | 0.2 | 0.1 | 0.1 | 15 | 8 | 5 | 5 | 0.45 | 0.24 | 0.15 | 0.15 |
0.2 | 0.75 | 0.35 | 0.2 | 0.2 | 30 | 15 | 10 | 10 | 0.9 | 0.45 | 0.3 | 0.3 |
0.5 | 1.5 | 0.75 | 0.5 | 0.5 | 90 | 45 | 30 | 30 | 2.7 | 1.35 | 0.9 | 0.9 |
1.0 | 3.0 | 1.5 | 1.0 | 1.0 | 180 | 90 | 60 | 60 | 5.4 | 2.7 | 1.8 | 1.8 |
3.1.3儀表保安系數(shù)是指實際電流與電流互感器額定電流之比值，用FS表示。必需注意在配電系統(tǒng)發(fā)生故障電流通過電流互感器一次繞組時，互感器的儀表保安系數(shù)越小，與互感器配套使用的儀器、儀表就越安全，F(xiàn)S值受負載影響比較大。
3.2測量用電流互感器的型號規(guī)格、技術(shù)參數(shù)等
3.2.1測量用電流互感器有很多型號規(guī)格，但是根據(jù)每個系列的特點以及穿孔大小的不同我們將測量用電流互感器型號規(guī)格統(tǒng)計,以江蘇安科瑞AKH-0.66 系列測量用低壓電流互感器為例，如表2所示。
表2 AKH-0.66測量用電流互感器的型號規(guī)格
電流互感器型號 | 輸入、輸出 | 主要規(guī)格 |
AKH-0.66/I系列 | 輸入：5-3000A 輸出：0-（0-1A） | 30I、40I、60I、80I |
AKH-0.66/II系列 | 輸入：150-6300A 輸出：0-（0-1A） | 40II、50II、60II、80II、100II、120II、130II、 60×50II、80×50II、100×50II、180×50II、220×50II 、170×100II、220×165II、260×100II、280×90II |
AKH-0.66/III系列 | 輸入：250-6300A 輸出：0-（0-1A） | 50III、60III、80III、100III、120III、130III |
AKH-0.66/M8系列 | 輸入：5-150A 輸出：0-（0-1A） | M8 |
圖2 AKH-0.66 II 型測量用低壓電流互感器外形圖
3.2.2測量用電流互感器的技術(shù)參數(shù)
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℃，zui高耐溫120℃
海拔高度≤3000m
工頻耐壓3000V/1min 50Hz
3.3測量用電流互感器在風能配電系統(tǒng)中的問題及應(yīng)用實例
測量用電流互感器在低壓配電系統(tǒng)中二次輸出和1A的選擇，是一些電氣工程師經(jīng)常遇到的問題。
2009年12月在浙江華儀電氣風力發(fā)電現(xiàn)場，由于風場配電現(xiàn)場和監(jiān)控室不在一起，距離比較遠，現(xiàn)場電流互感器與控制室之間距離大約200米，有的甚至300米，二次傳輸導線為2.5平方毫米，使用的電流互感器有AKH-0.66/30I 200/ 0.5級 5VA 穿心1匝 等許多規(guī)格，使用的電流表為CL72-AI，該項目比較大，該項目在將完工，部分工程試運行時，發(fā)現(xiàn)所有電流表顯示與現(xiàn)場電流*不準確。
經(jīng)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(shù)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=2×2.82Ω=70.5VA，遠遠大于電流互感器的額定容量5VA，所以此時應(yīng)該選擇200/1A的電流互感器，2010年2月份該項目更換了所有的比電流互感器，同時由于電流表為數(shù)顯表，變比可以重新設(shè)定為200/1，使整個系統(tǒng)恢復正常。從本實例可以得出電流互感器接數(shù)顯電流表時，傳輸距離對比如表3
表3傳輸距離對比
二次導線截面積（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 |
3.4電流互感器使用過程中的注意事項
3.4.1電流互感器在接線時，同名端要保持一致，即P1、S1；P2、S2。
3.4.2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(shè)備安全。
4.結(jié)束語
本文對低壓配電系統(tǒng)中的不同類型電流互感器進行了簡單概述，推薦給電力系統(tǒng)各位專家和電氣工程師們參考，有利于不同類型低壓電流互感器在低壓智能配電系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。
參考文獻
[1]安科瑞電氣股份有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版.
[2]任致遠，周中.電力電測數(shù)字儀表原理與應(yīng)用指南,中國電力出版社，2007.
作者簡介：徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電量傳感器設(shè)計
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