開啟式電流互感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要：電流互感器是電力系統(tǒng)中進(jìn)行電能計(jì)量、電流測(cè)和微機(jī)保護(hù)的重要設(shè)備。一般在使用過程中電流互感器的一次繞組是串聯(lián)在電力線路中的。二次繞組與測(cè)量?jī)x表、微機(jī)保護(hù)及自動(dòng)控制裝置連接。由于傳統(tǒng)電流互感器在變配電站的應(yīng)用中是串接在設(shè)備中的。在初始安裝耐直接嵌接在不同回路中．變配電站電氣連接是硬連接。所以一旦電流互感器需要維修更換。需要從連接處開始拆排。維護(hù)十分不方便，但開啟式電流互感器可帶電裝拆，安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、因此，開啟式電流互感器將是電流測(cè)量技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。開啟式電流互感器由于結(jié)構(gòu)的特殊性，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，需要從主材料、工藝、結(jié)構(gòu)等方面區(qū)區(qū)于傳統(tǒng)的電磁式電流互感器。

關(guān)鍵詞：開口式互感器；應(yīng)用；設(shè)計(jì)

1概述

     隨著國(guó)網(wǎng)公司對(duì)數(shù)據(jù)采集迫切性需求逐步增加，所有電力設(shè)備都必須安裝測(cè)量裝置，引入了電流互感器(CurrentTransformer，CT)，傳統(tǒng)電流互感器是依據(jù)電磁感應(yīng)原理將一次側(cè)大電流轉(zhuǎn)換成二次側(cè)小電流來測(cè)量的一種設(shè)備，是由閉合的鐵心和繞組組成；一次側(cè)串在需要測(cè)量的電流的回路中，二次繞組匝數(shù)比較多，串接在測(cè)量?jī)x表和保護(hù)回路中。

為滿足測(cè)量的需要，目前所有崇明戶外柱上變壓器都已安裝開啟式電流互感器，這種開啟式電流互感器具有安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，具有提高生產(chǎn)效率，減少勞動(dòng)力，更換無需停電，提高供電可靠率；隨著崇明經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，居民小區(qū)大量的出現(xiàn)，配電站、箱變逐年增多，測(cè)量設(shè)備上一直沿用穿心式電流互感器，該類型互感器在初始安裝時(shí)簡(jiǎn)單，能滿足測(cè)量、保護(hù)的要求，但后期維護(hù)非常不方便，特別是更換時(shí)，需要拆排更換，存在安全隱患，且更換時(shí)間長(zhǎng)，影響供電可靠率，生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)。由于配電站電氣采用硬連接不同于戶外配電變壓器電纜連接的特性，且相與相之間結(jié)構(gòu)緊湊，戶外開合式電流互感器不適用于與戶內(nèi)配變電站。本文論述了針對(duì)于變配電站內(nèi)使用的開啟式電流互感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用于0．4kV考核點(diǎn)的電能計(jì)量裝置的電流信號(hào)的采集，可滿足在變配電站的硬連接線路的的維護(hù)安裝的問題。

2.從原材料方面

     電流互感器由于開啟式的特點(diǎn)，切割后漏抗增大，鐵損增大，直接影響著產(chǎn)品的性能。作為主要原材料之一，鐵心的選擇尤其重要。首先，硅鋼片材料的選取主要看其鐵損的大小，直接影響鐵心的勵(lì)磁性能，下圖是兩種不同硅鋼片材料的磁化曲線，通過一系列計(jì)算，可以看到：對(duì)于技術(shù)參數(shù)一樣的電流互感器，鐵心選用的材料不同，對(duì)產(chǎn)品性能影響很大。

     根據(jù)不同材料的磁化曲線，可以計(jì)算出滿足不同技術(shù)參數(shù)電流互感器的鐵心尺寸、鐵心勵(lì)磁性能及一系列參數(shù)，這樣就不必花費(fèi)時(shí)間通過試制大量的樣品來摸索產(chǎn)品的一系列技術(shù)參數(shù)，也不會(huì)造成材料的浪費(fèi)。

     質(zhì)硅鋼片作為導(dǎo)磁材料，磁路損耗較小，考慮到真空澆注過程中應(yīng)力對(duì)鐵心性能的影響及開啟式電流互感器本身產(chǎn)品可分割的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，鐵心的浸漆工藝需要采用真空浸漆，否則可能在生產(chǎn)過程中由于應(yīng)力的影響，導(dǎo)致鐵心的勵(lì)磁性能發(fā)變化，影響產(chǎn)品的測(cè)量精度；而且切割后鐵心片間松散，導(dǎo)致由于鐵心氣隙發(fā)生擊穿，造成電流感器絕緣性能的降低。

     計(jì)算電流互感器誤差用的磁化曲線包括H=f（B）曲線和φ0=f（H）曲線，實(shí)際使用的磁化曲線通常是用少數(shù)幾個(gè)小的鐵心樣件測(cè)試得出的，使用=f（B）曲線時(shí)，應(yīng)考慮實(shí)際鐵心質(zhì)量的差異和生產(chǎn)時(shí)的工藝分散性，適當(dāng)?shù)貙⒂汕€查得的值乘以一個(gè)人于1的系數(shù)。

其次，疊片系數(shù)的大小也是影響鐵心勵(lì)磁性能的一個(gè)重要參數(shù)，疊片系數(shù)越大，對(duì)于相同外形尺寸的鐵心，其勵(lì)磁性能越高。

3.從工藝方面

     對(duì)于開啟式電流互感器，特殊切割工藝及打磨工藝可以防止放電的產(chǎn)生。耐高溫、耐腐蝕特種控制電纜的選型使產(chǎn)品住使用時(shí)不會(huì)壽命期內(nèi)由于老化產(chǎn)生故障。在設(shè)備出廠前需要每一個(gè)產(chǎn)品均進(jìn)行試驗(yàn)，確保電流互感器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的町靠性、安令性。

4.從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面

     對(duì)于傳統(tǒng)的穿心式互感器，現(xiàn)場(chǎng)施工安裝時(shí)需要停電，將連接的電氣設(shè)備斷開，套上穿心式感式互感器，再恢復(fù)供電。開合式電流互感器可在配變站中進(jìn)行不停電安裝，通過采取一定的防護(hù)措施，打開電流互感器開門處，套接在一次側(cè)，后將鐵心進(jìn)行閉合，用螺釘緊固，形成閉合回路。鐵心開合處通過特殊的防銹處理，避免開合式互感器長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，水汽侵入到互感器鐵心內(nèi)形成鐵心生銹從而影響使用精度。

5.操作安裝方面

     開口電流互感器帶電安裝前將所有接好：次線的開口電流_廳感器放置現(xiàn)場(chǎng)，等待安裝。若現(xiàn)場(chǎng)一次母線為電纜，可進(jìn)行帶電安裝；若一次母線為銅排，則帶電操作對(duì)操作者要求熟練程度比較高，且要求做好絕緣防護(hù)措施；安裝互感器時(shí)，鐵心切面處不得有雜質(zhì)、灰塵等異物落入，以免影響互感器性能、精度；安裝完成后必須確認(rèn)：次與電表(或其他測(cè)鰱裝置)連接良好，確保感器二次沒有開路。

6.準(zhǔn)確級(jí)選擇的原則

     計(jì)費(fèi)汁量用的電流互感器其準(zhǔn)確級(jí)不低于0．5級(jí)；為了保證準(zhǔn)確度誤差不超過規(guī)定值，一般還校驗(yàn)電流感器二次負(fù)荷(伏安)，互感器二次負(fù)荷S2不大于額定負(fù)荷S2n，所選準(zhǔn)確度才能得到保證。準(zhǔn)確度校驗(yàn)公式：S2≤S2n

二次回路的負(fù)荷l：取決于二次同路的阻抗Z2的值，則：見式一

式一

式中，Si、Zi為_二次回路中的儀表、繼電器線圈的額定負(fù)荷和阻抗，RXC為二次同路中所有接頭、觸點(diǎn)的接觸電阻，一般取0.1Ω，RWL為一次回路導(dǎo)線電阻，計(jì)算公式化為：RWL=LC/(r*S)。

式中，r為導(dǎo)線的導(dǎo)電率，銅線r=53m/（Ωmm2），鋁線r=32m/（Ωmm2），S為導(dǎo)線截面積（mm2），LC為導(dǎo)線的計(jì)算長(zhǎng)度（m）。

7.安科瑞AKH-0.66K開口式電流互感器產(chǎn)品選型

7.1 產(chǎn)品介紹

     AKH-0.66K系列開口式電流互感器主要應(yīng)用于工業(yè)中城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造項(xiàng)目，安裝方便，無須拆一次母線，亦可帶電操作，不影響客戶正常用電，為用戶改造項(xiàng)目節(jié)省人力、物力、財(cái)力，提高效率。該系列電流互感器可與繼電器保護(hù)、測(cè)量以及計(jì)量裝置配套使用。

7.2產(chǎn)品選型

7.2.1 AKH-0.66/K開口式電流互感器

表一

8.結(jié)束語

     開啟式互感器具有體積小，重量輕，可開啟，便于安裝等特點(diǎn)，廣泛用十緊湊型全絕緣環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜中、變配電站等戶內(nèi)設(shè)備，住做好安全措施前提可帶電安裝，安裝時(shí)直接在測(cè)量回路硬連接設(shè)備上，既可以簡(jiǎn)化安裝，實(shí)現(xiàn)回路的電能計(jì)量，帶電安裝又可以提高供電可靠率，減少用戶的停電時(shí)。

開合式電流互感器町任設(shè)備小停電下作業(yè)，電流電壓采集設(shè)計(jì)為一體式結(jié)構(gòu)，這樣帶電安裝時(shí)做好相關(guān)防護(hù)措施后將瓦感器打開套入母線，鎖緊，同時(shí)將電壓連接線和母線連接取出電壓信號(hào)，將電壓采集旋鈕旋轉(zhuǎn)和母線接觸，互感器電流通過航空插頭傳輸信號(hào)，圖為開合式互感器航空捅頭內(nèi)鄭內(nèi)置放開路模塊，使安裝并未接線時(shí)，電流互感器二次端不會(huì)產(chǎn)生高壓，從而影響施工的人身及設(shè)備的安全。

【參考文獻(xiàn)】

[1]施勇、陳勇、潘曉波、韓冰.新型開啟式電流互感器應(yīng)用

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè) 2019.11版