张林锋
（安科瑞电气股份有限公司，上海 嘉定 201801）
摘 要：分析电流互感器的原理，介绍了测量用电流互感器的定义、准确级、和仪表保安系数的概念，结合工程实例分析，谈谈低压测量用电流互感器在风能发电领域中应用。
关键词 低压配电系统 低压电流互感器 工作原理 准确级 仪表保安系数 风能发电
1.引言
随着我国电力系统不断发展，国家对新能源发展越来越重视，国家出台相关政策鼓励企业发展新能源，风力发电正在世界上形成一股热潮，而且风力发电在芬兰、丹麦等国家比较盛行，我国也在西部也大力推行，因为风力发电没有燃料问题，也不会造成辐射和污染，是一种优良的发电方式，而电厂中对电流信号的测量，必须通过远传才能实现测量，为此电流互感器作为一个重要的元件，已被广泛地应用于风能电厂配电系统配合各种测量仪器、仪表使用。
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2.工作原理
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。
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图1
3.测量用电流互感器的选型
3.1测量用电流互感的先关概念
3.1.1测量用电流互感器是为指示仪表、积分仪表和其他类似电器提供电流的电流互感器。
3.1.2测量用电流互感器广泛用于对低压配电系统电流的测量，主要准确（对电流互感器给定的等级）级有：0.1、0.2、0.5、1等，其相应的准确级在国家标准中的要求见表1。
表1 电流误差限值
|
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 |
|||||||||||
|
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仪表保安系数是指实际电流与电流互感器额定电流之比值，用FS表示。必需注意在配电系统发生故障电流通过电流互感器一次绕组时，互感器的仪表保安系数越小，与互感器配套使用的仪器、仪表就越安全，FS值受负载影响比较大。
3.2测量用电流互感器的型号规格、技术参数等
3.2.1测量用电流互感器有很多型号规格，但是根据每个系列的特点以及穿孔大小的不同我们将测量用电流互感器型号规格统计,以江苏安科瑞AKH-0.66 系列测量用低压电流互感器为例，如表2所示。
表2 AKH-0.66测量用电流互感器的型号规格
|
电流互感器型号 |
输入、输出 |
主要规格 |
|
AKH-0.66/I系列 |
输入：5-3000A 输出：0-5A（0-1A） |
30I、40I、60I、80I |
|
AKH-0.66/II系列 |
输入：150-6300A 输出：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 |
输入：250-6300A 输出：0-5A（0-1A） |
50III、60III、80III、100III、120III、130III |
|
AKH-0.66/M8系列 |
输入：5-150A 输出：0-5A（0-1A） |
M8 |
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图2 AKH-0.66 II 型测量用低压电流互感器外形图
3.2.2测量用电流互感器的技术参数
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
3.3测量用电流互感器在风能配电系统中的问题及应用实例
测量用电流互感器在低压配电系统中二次输出5A和1A的选择，是一些电气工程师经常遇到的问题。
2009年12月在浙江华仪电气风力发电现场，由于风场配电现场和监控室不在一起，距离比较远，现场电流互感器与控制室之间距离大约200米，有的甚至300米，二次传输导线为2.5平方毫米，使用的电流互感器有AKH-0.66/30I 200/5A 0.5级 5VA 穿心1匝 等许多规格，使用的电流表为CL72-AI，该项目比较大，该项目在将完工，部分工程试运行时，发现所有电流表显示与现场电流完全不准确。
经分析，电流互感器额定容量就是电流互感器额定二次电流I2e，通过二次回路额定负载Z2e时所消耗的视在功率S2e，即，S2e=I2e²Z2e； 因数显表消耗的视在功率只有0.05VA，很小，所以我们可以不考虑 ，Z2e=ρ.2L/S=0.0176Ω. mm²/m×2×200 m /2.5=2.82Ω，S2e= I2e²Z2e=5A²×2.82Ω=70.5VA，远远大于电流互感器的额定容量5VA，所以此时应该选择200/1A的电流互感器，2010年2月份该项目更换了所有的比5A电流互感器，同时由于电流表为数显表，变比可以重新设定为200/1，使整个系统恢复正常。从本实例可以得出电流互感器接数显电流表时，传输距离对比如表3
表3传输距离对比
|
二次导线截面积（mm²） |
额定二次电流（A） |
互感器容量（VA） |
单程传输距离（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电流互感器使用过程中的注意事项
3.4.1电流互感器在接线时，同名端必须要保持一致，即P1、S1；P2、S2。
3.4.2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.结束语
本文对低压配电系统中的不同类型电流互感器进行了简单概述，推荐给电力系统各位专家和电气工程师们参考，有利于不同类型低压电流互感器在低压智能配电系统的广泛应用。
参考文献
[1]安科瑞电气股份有限公司.电量传感器选型手册,201407版.
[2]任致远，周中.电力电测数字仪表原理与应用指南,中国电力出版社，2007.
作者简介：张林锋，男，本科，安科瑞电气股份有限公司，主要研究方向为电量传感器设计，手机：18702112036，座机：021-69155719，QQ:2880157876