開口式電流互感器在低壓配電系統中的應用

吳建明 楊廣亮 黃文濤

（江蘇安科瑞電器制造有限公司，江蘇 江陰 214405）

目前市場大部分低壓電流互感器主要用于新項目的建設，由于經濟的飛速發展，企業對節能減排意識逐漸提高，許多企業的電氣特點是：

1）電氣柜運行的時間長。

2）大部分電流互感器只是對系統電流進行測量，也沒有相應的計量裝置和保護裝置，計量裝置只有一塊供電局的總表，而對所有車間電能無法進行考核，系統線路保護裝置根本沒有。

3）諧波含量比較大場合，給 APF有源濾波提供采集信號。

4）大部分線路干線為大規格銅排，拆卸需要大量的人力和時間，安裝常規電流互感器不方便。

5）企業生產時間比較緊迫，不能長時間停電。

所以如需對上述電氣進行改造，采用開口式電流互感器可以為用戶節約大量的投資。

1 產品設計

1.1 結構特點

本產品結構新穎，外形美觀大方，透明翻蓋設計接線方便。外殼材料采用PC/ABS合金，具有耐高溫、機械強度高、環保等特點；鐵心采用有取向冷扎硅鋼片，具有性能穩定，機械強度高，導磁率極高等特點；骨架線圈中的漆包線采用高強度漆包線，具有絕緣強度高，耐溫性強等特點，具體結構如圖1所示。

開口式電流互感器是在傳統低壓母線式電流互感器的基礎上進行研發，兼容電纜和銅排安裝方式，根據一次電流的測量范圍，100A-5000A采用分體式設計方案，主要規格有 K-30×20、K-08×50、K-80×80、K-120×60、K-120×80、K-160×80、K-200×80。

1.2 開口電流互感器工作原理

圖1

開口低壓電流互感器的工作原理如圖1所示，開口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。但是由于開口式電流互感器的鐵心切開后，使鐵心的性能下將的比較厲害，所以必須將互感器的鐵心截面積加大，而且提高安匝數，將I1×N1=I2×N2≥100AN。

圖2

圖3

1.3 產品安裝

如圖3所示，將互感器的安裝螺絲、螺母打開，卸下互感器的下體，將互感器的上體裝入配電系統的一次母排，合上互感器的下體，將互感器的安裝螺絲穿過互感器上、下體的固定孔，擰上螺母，將互感器的上、下體固定在一起，然后將互感器通過互感器兩側的安裝固定孔將互感器固定在母排上，完成互感器的安裝。然后將互感器的二次接到測量裝置。整個過程比較快速簡單。

2 產品應用

開口電流互感器主要應用在低壓配電改造項目中，開口式電流互感器同常規閉口互感器一樣輸出為標準的5A或1A，測量精度高，容量大，可與測量儀器、儀表配套使用，部分產品過載能力強可與裝置配套使用。

2.1 應用實例

1）方案一

以半導體行業上海某公司低壓饋線為例如圖 4所示，每條饋線均需測量三相電流，將電流信號供給繼電器，以防止系統電流過載或短路。每條饋線的A相、B相、C相的一次母排規格為120×10×3，銅排高度 1.5m，每相額定電流為 2500A，采用AKH-0.66/120×50II 閉口式電流互感器采集電流信號，施工時，必須拆卸每相銅排，每相銅排重量為480kg，所以安裝人員至少需要兩人，至少需要 3h才能拆卸完畢。互感器安裝接線 20min，安裝銅排還需要3h。那么每條饋線至少需要19h才能安裝完畢，而工廠必須停電20h左右。

圖4

圖5

2）方案二

以半導體行業蘇州某公司同樣的低壓饋線為例如圖5所示，每條饋線均需測量三相電流，將電流信號供給測量儀表。每條饋線的A相、B相、C相的一次母排規格為 120×10×3，銅排高度 1.5m，每相額定電流為2500A，采用AKH-0.66/K-120×60 開口式電流互感器采集電流信號，施工時，無須拆卸每相銅排，一名安裝人員只要將互感器打開安裝螺絲螺母，將互感器套在母排上，合上互感器，再用螺絲螺母固定好，再將互感器固定在母排上，整個過程只需要30min就可以完成安裝接線才能拆卸完畢，而工廠停電只需要40min左右.

所以上述方案每條饋線需要的成本對照見表1。

表1

2.2 施工細節

根據我公司上述產品規格書中的參數，并根據用戶現場的實際情況選用合適的開口電流互感器。

將繼電器或測量儀表與保護用開口電流互感器二次接好，確保電流互感器二次不能開路，將開口電流互感器上、下兩部分都打開，并注意電流互感器的P1面上、下兩部分一致，并將繼電器在現場安裝好，所有現場全部放置好，大電流一次母線穿銅排場合等待停電，如圖6所示。

停電后將所有回路的開口電流互感器，全部同時安裝在母排上，并將開口電流互感器上、下兩部分通過螺絲、螺母安裝好，如圖7、圖8所示。

圖6

圖7

圖8

最后將開口電流互感器通過我們標配的配件將互感器固定在母排上，同時將繼電器輸出信號線連接至斷路器的輔助觸點，完成整個安裝過程。如圖9所示。

圖9

綜上對比，改造項目中使用開口式電流互感器性價比最高，可以快速實現對低壓配電智能化低成本的多回路監控，有利于低壓智能配電進一步推廣和應用。

3 結論

開口式電流互感器已在上海、蘇州、深圳、云南、重慶、杭州、天津、濟南、西安、內蒙古等地工礦企業工程配電監控系統中得到應用，降低了投資成本，產生了較好的社會和經濟效益。