计量型低压电流互感器设计与应用

0 概述
计量型低压电流互感器是给电能表和其他类似电器提供电流的电流互感器，广泛用于对低压配电系统电流的计量，主要准确（对电流互感器给定的等级）级有：0.2、0.5S、0.2S等。
本文介绍的是一款上海安科瑞自主研发的AKH-0.66G计量型电流互感器，外壳采用阻燃、耐温140℃的进口聚碳酸酯注塑成形，铁芯采用超微晶，二次导线采用高强度电磁漆包线，产品结构新颖，造型美观，安装方便，体积小，质量轻，准确度高，容量大。产品符合国标GB1208-2006。
 
1 工作原理
低压电流互感器的工作原理如图1所示，电流互感器的一次绕组串联在被测线路中，I1为线路电流即电流互感器的一次电流，N1为电流互感器的一次匝数，I2电流互感器二次电流（通常为5A、1A），N2为电流互感器的二次匝数，Z2e为二次回路设备及连接导线阻抗。当一次电流从电流互感器P1端流进，P2端出，在二次Z2e接通的情况下，由电磁感应原理，电流互感器二次绕组有电流I2从S1流过，经Z2e至S2，形成闭合回路。由此可得电流在理想状态下I1×N1=I2×N2，所以有I1/I2=N1/N2=K，K为电流互感器的变比。
 

图1 低压电流互感器的工作原理
 
2 技术指标
一次电流测量范围5-2000A，二次电流5A，1A；额定工作电压AC0.66kV（等效AC0.69kV，GB156-2003）；额定频率50-60Hz；环境温度-30℃~70℃，最高耐温120℃；海拔高度≤3000m；工频耐压3000V/1min 50Hz；用于没有雨雪直接侵袭，无严重污染及剧烈震动的场所。
 
3 在低压配电系统中的问题及应用实例
计量用电流互感器在低压配电系统中，准确级0.2级、0.2S级区分是用户经常碰到的问题，以及错误接线（极性接反）对计量的影响。
3.1 准确级0.2级、0.2S级区别见表1

准确级	在下列额定电流（%）下的 电流误差 （ ±%）					在下列额定电流（%）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 误差和相位差限值
 
3.2 错误接线（极性接反）对计量的影响
（1）计量接线方式三相三线
正确接线时的有功功率为：P=Pa+ Pc =UabIa.cos(30°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc)；三相电路平衡时，Uab=Ucb=√3U，Ia=Ic=√3I，即，P=3UI cosφ；假如A相电流互感器极性接反，祥见接线图（a）和相量图(b)
 
  

这样我们可以得出：公用线的电流Io是相电流的√3倍；
电能表一的电流滞后电压的角度为：30°+φa+180°=210°+φa；
电能表二电流滞后电压的角度为：30°-φc；
所以错误接线时的有功功率为：
P´=Pa´+ Pc´=Uab.Ia.cos(210°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc)=UIsinφ;
若功率因数cosφ=0.9，则当A相计量互感器极性接反，漏计电能为实际计量电能的：
P/ P´-1=3UIcosφ/UI sinφ-1=3×0.9/0.4359-1=5.19倍;
 

 

(2)计量接线方式三相四线
正确接线时的有功功率为：P=Pa+ Pb+ Pc =UaIa.cosφa+ Ub.Ib.cosφb+Uc.Ic.cosφc；三相电路平衡时，Ua=Ub=Uc=U，Ia=Ib=Ic=I，即，P=3UIcosφ
假如A相电流互感器极性接反，祥见接线图（c）和相量图(d)
               
这样我们可以得出：公用线的电流Io是相电流的2倍,A相电流为-Ia；
所以错误接线时的有功功率为：
P´=Pa+Pb+Pc=-UaIa.cosφa+Ub.Ib.cosφb+ Uc.Ic.cosφc= UIcosφ;
则当A相计量互感器极性接反，漏计电能为实际计量电能的：
P/ P´-1=3UIcosφ/UIcosφ-1=2倍；
3.3在使用过程中的注意事项
（a）电流互感器在接线时，同名端必须要保持一致，即P1、S1；P2、S2。
（b）电流互感器在正常运行时，二次不得开路，防止二次开路产生高电压，影响人身和设备安全。
 
4．报价方案

应用场合	外形	AKH-0.66/G型		准确级	出厂价 （元/只）
		型号	规格
一次电流测量范围5-6300A，可与计费电能表配套使用		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：计量型低压电流互感器可按上述报价的70%优惠供应。
 
5 结束语
产品已在上海、深圳、杭州、济南、内蒙古等地工矿企业工程配电监控系统电能计量中得到应用，降低了投资成本，产生了较好的社会和经济效益。
 
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