開啟式電流互感器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

    王孟春
    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。二次繞組與測量儀表、微機(jī)保護(hù)及自動控制裝置連接。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,安裝簡單、維護(hù)方便、因此,開啟式電流互感器將是電流測量技術(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
         隨著國網(wǎng)公司對數(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)串在需要測量的電流的回路中,二次繞組匝數(shù)比較多,串接在測量儀表和保護(hù)回路中。
    為滿足測量的需要,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)簡單,具有提高生產(chǎn)效率,減少勞動力,更換*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)簡單,能滿足測量、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,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)致鐵心的勵磁性能發(fā)變化,影響產(chǎn)品的測量精度;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磁性能的一個(gè)重要參數(shù),疊片系數(shù)越大,對于相同外形尺寸的鐵心,其勵磁性能越高。
     
    3.從工藝方面
         對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)場運(yùn)行的町靠性、安令性。
     
    4.從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面
         對于傳統(tǒng)的穿心式互感器,現(xiàn)場施工安裝時(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,等待安裝。若現(xiàn)場一次母線為電纜,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(或其他測鰱裝置)連接良好,確保感器二次沒有開路。
     
    6.準(zhǔn)確級選擇的原則
         計(jì)費(fèi)汁量用的電流互感器其準(zhǔn)確級不**0.5級;為了保證準(zhǔn)確度誤差不**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)直接在測量回路硬連接設(shè)備上,既可以簡化安裝,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,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,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 2019.11版

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