繆建梅
（安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 214405）
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、和儀表保安系數的概念，結合工程實例分析，談談低壓測量用電流互感器在風能發電領域中應用。
關鍵詞 低壓配電系統 低壓電流互感器 工作原理 準確級 儀表保安系數 風能發電
1.引言
隨著我國電力系統不斷發展，國家對新能源發展越來越重視，國家出臺相關政策鼓勵企業發展新能源，風力發電正在世界上形成一股熱潮，而且風力發電在芬蘭、丹麥等國家比較盛行，我國也在西部也大力推行，因為風力發電沒有燃料問題，也不會造成輻射和污染，是一種優良的發電方式，而電廠中對電流信號的測量，必須通過遠傳才能實現測量，為此電流互感器作為一個重要的元件，已被廣泛地應用于風能電廠配電系統配合各種測量儀器、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，I2電流互感器二次電流（通常為5A、1A），N2為電流互感器的二次匝數，Z2e為二次回路設備及連接導線阻抗。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，由電磁感應原理，電流互感器二次繞組有電流I2從S1流過，經Z2e至S2，形成閉合回路。由此可得電流在理想狀態下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發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越小，與互感器配套使用的儀器、儀表就越安全，FS值受負載影響比較大。
3.2測量用電流互感器的型號規格、技術參數等
3.2.1測量用電流互感器有很多型號規格，但是根據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格統計,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格
|
電流互感器型號 |
輸入、輸出 |
主要規格 |
|
AKH-0.66/I系列 |
輸入：5-3000A 輸出：0-5A（0-1A） |
30I、40I、60I、80I |
|
AKH-0.66/II系列 |
輸入：150-6300A 輸出：0-5A（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：0-5A（0-1A） |
50III、60III、80III、100III、120III、130III |
|
AKH-0.66/M8系列 |
輸入：5-150A 輸出：0-5A（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參數
額定工作電壓AC0.66kV（等效AC0.69kV，GB156-2003）
額定頻率50-60Hz
環境溫度-30℃~70℃，最高耐溫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中的問題及應用實例
測量用電流互感器在低壓配電系統中二次輸出5A和1A的選擇，是一些電氣工程師經常遇到的問題。
2009年12月在浙江華儀電氣風力發電現場，由于風場配電現場和監控室不在一起，距離比較遠，現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 200/5A 0.5級 5VA 穿心1匝 等許多規格，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，發現所有電流表顯示與現場電流完全不準確。
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，遠遠大于電流互感器的額定容量5VA，所以此時應該選擇200/1A的電流互感器，2010年2月份該項目更換了所有的比5A電流互感器，同時由于電流表為數顯表，變比可以重新設定為200/1，使整個系統恢復正常。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，同名端必須要保持一致，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，防止二次開路產生高電壓，影響人身和設備安全。
4.結束語
本文對低壓配電系統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的廣泛應用。
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.電力電測數字儀表原理與應用指南,中國電力出版社，2007.
作者簡介：繆建梅，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計，手機：18702112007，座機：021-59104833，QQ:2880157864，網址：http://it.shacrel.cn