电流互感变送器

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。2.2 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：　　I1×N1+ I2×N2= I0×N1 （1）　　I2×N2+I3×N3 = I0′×N2 （2）由（1）式可得：　　I2×N2= I0×N1- I1×N1由（2）式可得：　　I2×N2= I0′×N2 - I3×N3，所以可得：　　I0×N1- I1×N1= I0′×N2 - I3×N3，即　　I0×N1+ I3×N3= I0×N1+ I0′×N2　　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。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)。4.2 方案性价对比 　　方案１．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。

电压变送器和电流变送器都属于电子仪器仪表中的变送器种类。电压变送器它通过输入、输出、电源、通道间全隔离，用于监视超负荷的非标准压降。电流变送器直接将被测主回路交流电流转换成按线性比例输出的恒流环规范信号，连续保送到接纳安装。　　电压变送器有可以分为三相电压变送器，产品精度等级高，线性度高，采用进口元器件，集成度高，免于定期校验。　　电压变送器的技术参数：　　●输入负载：电流互感器CT:≤0.2VA　　●超负荷能力：可承受2倍额定值（连续），10倍额定值（10s）　　●精度：交流：±0.2%、±0.5%　　●响应时间：400ms　　●输出电压：0~10Vdc, 0~5Vdc　　（负载电阻=输入电压/10mAdc）　　●输出电流：0~20mAdc ,4~20mAdc　　（负载电阻=10Vdc/输出电流）　　●输出波纹：≤0.5% RO　　●工作环境温度：0~50℃/小于80%相对湿度（无冷凝状态）　　●贮存环境温湿度：-20~70℃/小于70%相对湿度（无冷凝状态）　　●耐压强度：AC2KVrms/min　　●绝缘阻抗：DC500V时大于100MΩ　　●电磁兼容性：符合GB/T18268工业设备应用要求　　（等同IEC61326-1）　　电流变送器的技术参数：　　1.精度：优于0.5% ;　　2.非线性失真：优于0.5%;　　3.额定工作电压Vcc:+24V±20% ,极限工作电压：≤35V ;　　4.电源功耗：静态4mA,动态时相等于环路电流，内部限制25mA+10%;　　5.额定输入：5A……1KA（42个规格）；　　6.穿孔穿芯圆孔直径：9、12、20、25、30mm;　　7.输出形式：两线制DC4~20mA;　　8.输出电流温漂系数：≤50ppm/℃；　　9.响应时间：≤100mS;　　10.输入/输出绝缘隔离强度：AC3000V / 1min、1mA;　　11.输出负载电阻：RLmax ≤ （Vcc-10V）/ 20mA　　注：（1）标准Vcc=24V时负载阻抗为700Ω；　　（2）RLmax=250Ω （转换1~5V的电阻）+ 两根传输线路总铜阻。　　12.输入过载保护：30倍1min;　　13.输出过流限制保护：内部限制25mA+10%;　　注：国际标准输出过流限制保护：内部限制25mA+10%;　　传感器是能够受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的总称，通常由敏感元件和转换元件组成。当传感器的输出为规定的标准信号时，则称为变送器。　　变送器的概念是将非标准电信号转换为标准电信号的仪器，传感器则是将物理信号转换为电信号的器件，过去常讲物理信号，现在其他信号也有了。一次仪表指现场测量仪表或基地控制表，二次仪表指利用一次表信号完成其他功能：诸如控制，显示等功能的仪表。　　电压变送器与电流变送器除了在定义和技术参数有明显的不同之处，它们的显著特点上也不同，电流变送器精度高，体积小、功耗小、频响宽、抗干扰。电压变送器精度等级高、线性度高、采用进口元器件，集成度高，免于定期校验。虽然电压变送器与电流变送器的详细工作原理可能有不同。但是它的转换部分都是一个电压装换（放大）器，把一定范围的电压转换为规定的标准信号。差别只在于取得信号的方式不同。

本文总结现行的电流互感器技术标准，包括电子式电流互感器、保护用电流互感器、直流互感器、控制用互感器、测量用互感器、计量用互感器等的技术标准。DL/T 1332-2014 电流互感器励磁特性现场低频试验方法 测量导则DL/T 278-2012 直流电子式电流互感器技术监督导则DL/T 725-2013 电力用电流互感器使用技术规范DL/T 866-2004 电流互感器和电压互感器选择及计算导则GB 1208-2006 电流互感器GB 16847-1997 保护用电流互感器暂态特性技术要求GB/T 20840.8-2007 互感器 第8部分：电子式电流互感器GB/T 22071.1-2008 互感器试验导则 第1部分: 电流互感器JB/T 10056-1999 直流电流互感器 技术条件JB/T 10665-2006 微型电流互感器JB/T 10941-2010 合成薄膜绝缘电流互感器JB/T 5356-2002 电流互感器试验导则JB/T 5472-1991 仪用电流互感器JB/T 8510.1-2007 交流电气化铁道牵引供电用互感器第1部分：电流互感器JB/T 9652-1999 控制用电流互感器JJG (沪) 50-2007 测量用电流互感器现场检定规程JJG 313-2010 测量用电流互感器Q/GDW 530-2010 高压直流输电直流电子式电流互感器技术规范Q/GDW 572-2010 计量用低压电流互感器技术规范SN/T 1093-2013 进出口电流互感器检验规程TB/T 3039-2002 电气化铁道50kV、25kV电流互感器