低压配电系统电流互感器的选型方案 安科瑞 鲍静君
摘 要：分析低压电流互感器的原理，介绍了准确级和准确级限值的概念，同时并在此基础上，结合工程实例分析。低压电流互感器在低压测量、计量、继电保护、系统监测、接地保护等方面的选用。
关键词 低压配电系统 低压电流互感器 工作原理 准确级 准确级限值 选型
1.引言
随着我国电力工业中城网及农网的改造，以及低压配电系统的自动化程度不断提高，电流互感器作为低压配电系统中的一种重要电气元件，已被广泛地应用于测量、计量、继电保护、系统监测、接地保护和各种电力系统分析之中，本文对此进行初步的探讨。
2.低压电流互感器工作原理
低压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。
图1
3.低压电流互感器的选型
3.1测量用电流互感器
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。
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：0.2、0.5、1、3、5等，目前应用比较广泛的测量用互感器主要为母线式电流互感器，安装方便，而且其型号、规格繁多，可根据不同规格的母排或线缆选用较经济合理的电流互感器，表(一)以AKH-0.66型电流互感器，分析测量用电流互感器的运用及特点。
表(一)AKH-0.66测量用电流互感器技术参数表
3.1.2测量用电流互感器在低压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月山东聊城某化工厂，各生产车间环境多为爆炸性环境，各车间电气控制室不安装在车间内，而是安装在离各车间较远的公共电气控制室，来实现对系统电流信息的集中采集，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(二)
表(二)传输距离对比
3.2计量用电流互感器
3.2.1计量用电流互感器就是与计费电能表和计量装置配合使用的电流互感器。主要准确级有：0.2、0.5S、0.2S。
3.2.2计量用电流互感器在低压配电系统中的问题及应用实例
计量用电流互感器在低压配电系统中，准确级0.2级、0.2S级区分是用户经常碰到的问题，以及错误接线(极性接反)对计量的影响。
3.2.2.1准确级0.2级、0.2S级区别见表(三)
表(三)误差和相位差限值
3.2.2.2计量用电流互感器的错误接线(极性接反)对计量的影响
(1)计量接线方式三相三线
正确接线时的有功功率为：P=Pa+ Pc =UabIa.cos(30°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc);
三相电路平衡时，Uab=Ucb=√3U，Ia=Ic=√3I，即，P=3UI cosφ
假如A相电流互感器极性接反，祥见接线图(a)和相量图(b)
这样我们可以得出：公用线的电流Io是相电流的√3倍;
电能表一的电流滞后电压的角度为：30°+φa+180°=210°+φa;
电能表二电流滞后电压的角度为：30°-φc;
所以错误接线时的有功功率为：
P′=Pa′+ Pc′=Uab.Ia.cos(210°+φa)+ Ucb.Ic.cos(30°-φc)=UIsinφ;
若功率因数cosφ=0.9，则当A相计量互感器极性接反，漏计电能为实际计量电能的：
P/ P′-1=3UIcosφ/UI sinφ-1=3×0.9/0.4359-1=5.19倍;
(2)计量接线方式三相四线
正确接线时的有功功率为：P=Pa+ Pb+ Pc =UaIa.cosφa+ Ub.Ib.cosφb+Uc.Ic.cosφc;
三相电路平衡时，Ua=Ub=Uc=U，Ia=Ib=Ic=I，即，P=3UIcosφ
假如A相电流互感器极性接反，祥见接线图(c)和相量图(d)
这样我们可以得出：公用线的电流Io是相电流的2倍,A相电流为-Ia;
所以错误接线时的有功功率为：
P′=Pa+Pb+Pc=-UaIa.cosφa+Ub.Ib.cosφb+ Uc.Ic.cosφc= UIcosφ;
则当A相计量互感器极性接反，漏计电能为实际计量电能的：
P/ P′-1=3UIcosφ/UIcosφ-1=2倍;
3.3.保护用电流互感器
3.3.1保护用电流互感器就是为保护用继电器提供电流的电流互感器器，与电流继电器等类似电器配套使用，主要用于低压配电系统电流过载保护和短路保护。主要准确级有：5P、10P，5、10表示复合误差5%、10%，准确限值系数又叫限值系数，它是额定准确限值一次电流(此时符合误差不**过5%、10%)与额定一次电流的比值，准确限值系数有，5、10、15、20，
3.3.2保护用电流互感器在低压配电系统中的问题及应用实例
保护电流互感器在低压配电系统中，准确级以及准确限值系数的选择是用户经常碰到的问题。
2003年河北某工厂，由于新厂房扩建，在新厂房1500米附近安装了一台250KVA(10/0.4kV)配变，与主变距离2500米，因负荷较小(额定电流80A)，当时为了考虑计量准确，使互感器额定一次电流与较大负荷电流相接近，将电流互感器比选择100/5A，同时保护用电流互感器选择100/5A，10P10。在施工下水道时，将电缆挖断，造成工厂附近大面积停电。
经电网参数计算得：主变短路电抗为X1 = 0.07Ω，配变短路电抗为X2 = 0.5Ω，短路点前短路电抗为X3= 0.4Ω， 计算电抗X*∑= X1 + X2 + X3 = 0.97。 相短路时TA流经次暂态短路电流周期分量有效值为：I" = 1 / X*∑×5.5 = 5.67(kA)，此时短路电流是额定电流的56.7倍，远远大于准确限值系数10，同时复合误差**过10%时，影响继电器动作，应该选择500/5A 10P15。
3.4.剩余电流互感器
3.4.1在低压配电系统中接地保护主要有：零序保护(中、高压均可以使用)和剩余电流保护(也称漏电电流保护)，两者基本工作原理相同都是基于基尔霍夫电流定律，但是使用场合根据系统接地方式的不同而不同。剩余电流互感器主要与继电器配合使用，也常常与电气火灾监控系统配套使用，灵敏度高。
3.4.2剩余用电流互感器与零序电流互感器在低压配电系统中的区别，祥见(表四)，以及剩余电流互感在接地系统方式不同时的应用，祥见表(五)。
表(四)剩余电流互感器与零序电流互感器的区别
表(五)接线方式剩余电流互感器在接地系统方式不同时的应用
3.5电流互感器使用过程中的注意事项
3.5.1电流互感器在接线时，同名端必须要保持一致，即P1、S1;P2、S2。
3.5.2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。
文章来源于：《电气开关》2010年4期。
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*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]江苏安科瑞电器制造有限公司.电量传感器选型手册,200903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.
开口式电流互感器的原理，结合工程实例分析开口电流互感器在低压配电系统中，主要是改造项目中的应用及施工细节，为用户快速实现智能配电提供解决方案，该方案具有成本低、投资少、安装接线简便等优点，有利于低压智能配电的进一步推广和应用。
关键词：开口式电流互感器 低压配电系统 改造项目 工作原理 应用 施工细节
目前市场大部分低压电流互感器主要用于新项目的建设，由于经济的飞速发展，企业对节能减排意识逐渐提高，许多企业的电气特点是：
1）电气柜运行的时间长；
2）大部分电流互感器只是对系统电流进行测量，也没有相应的计量装置和保护装置，计量装置只有一块供电局的总表，而对所有车间电能无法进行考核，系统线路保护装置根本没有；
3）谐波含量比较大场合，给APF有源滤波提供采集信号；
4）大部分线路干线为大规格铜排，拆卸需要大量的人力和时间，安装常规电流互感器不方便；
5）企业生产时间比较紧迫，不能长时间停电。
所以如需对上述电气进行改造，采用开口式电流互感器可以为用户节约大量的投资。
1.产品设计
1.1结构特点
本产品结构新颖，外形美观大方,透明翻盖设计接线方便。外壳材料采用PC/ABS合金，具有耐高温、机械强度高、环保等特点；铁芯采用有取向冷扎硅钢片，具有性能稳定，机械强度高，导磁率较高等特点；骨架线圈中的漆包线采用高强度漆包线，具有绝缘强度高，耐温性强等特点，具体结构如图1所示。
1.2开口电流互感器工作原理
开口低压电流互感器的工作原理如图1所示，开口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。但是由于开口式电流互感器的铁芯切开后，使铁芯的性能很差，所以必须将的铁芯截面积加大，而且提高安匝数，将I1×N1=I2×N2≥100AN。
开口式电流互感器供应商 安科瑞鲍静君
开口式电流互感器主要应用于配电系统改造项目，安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，为用户改造项目节省人力、物力、财力，提高效率。该系列电流互感器可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。
下面以安科瑞电气股份有限公司AKH-0.66K系列开口式电流互感器为例，介绍开口式电流互感器的功能和技术参数。
安科瑞电气股份有限公司AKH-0.66K
AKH-0.66系列电流互感器外壳采用阻燃、耐温140℃的进口聚碳酸酯注塑成形，铁芯采用取向冷轧硅钢带卷绕而成，二次导线采用高强度电磁漆包线，产品结构新颖，造型美观，安装方便，体积小，质量轻，准确度高，容量大。
AKH-0.66系列电流互感器外壳采用阻燃、耐温140℃的进口聚碳酸酯注塑成形，铁芯采用取向冷轧硅钢带卷绕而成，二次导线采用高强度电磁漆包线，产品结构新颖，造型美观，安装方便，体积小，质量轻，准确度高，容量大。
开口式电流互感器符合标准
产品符合国标GB1208-2006。
开口式电流互感器技术指标
开口式CT一次电流100-6300A，二次电流5A，1A
额定工作电压AC0.66kV(等效AC0.69kV，GB/T156-2007)
额定频率50-60Hz
环境温度-30℃~70℃，较高耐温120℃
海拔高度≤3000m
工频耐压3000V/1min 50Hz
用于没有雨雪直接侵袭，无严重污染及剧烈震动的场所
开口式电流互感器选型说明
根据一次电流及母线截面等参数选择对应的规格产品。一次导线穿越互感器窗孔。打开翻盖，通过压线片进行二次接线，二次接线引出后翻盖复位。计量电能可直接利用翻盖小孔加封铅印，以防窃电。
工作电流长期不**过1.1倍额定值，允许在1.2倍额定值时短时使用，时间不**过1h;
根据被测电流大小，选定额定电流比，一般选用比被测电流大2/3左右的额定电流;
产品极性表示为：一次接线标志P1、P2，相应二次接线标志S1、S2;S1表示P1的同名端，S2表示P2的同名端;
测量仪表接于S1、S2端上，此时所接回路的总负荷不应**过互感器的额定负荷，当安装仪表位置与电流互感器相距甚远或回路负载较大时，应**选用二次电流为1A的规格;
注意根据母排的规格和根数，选用相匹配窗口大小的互感器。
开口式电流互感器规格尺寸
测量用电流互感器在风能发电中的应用 安科瑞鲍静君
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。
2.电流互感器工作原理
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。
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
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
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℃，较高耐温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
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*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.
安科瑞电流互感器 鲍静君
1. 科技名词定义
电流互感器 current transformer
一种在正常使用条件下其二次电流与一次电流成正比、且在联结方法正确时其相位差接近于零的互感器。
2.电流互感器工作原理
低压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。
3.测量型低压电流互感器
3.1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。
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：0.2、0.5、1、3、5等，目前应用比较广泛的测量用互感器主要为母线式电流互感器，安装方便，而且其型号、规格繁多，可根据不同规格的母排或线缆选用较经济合理的电流互感器，以AKH-0.66型电流互感器，分析测量用电流互感器的运用及特点。
3.1 概述
AKH-0.66系列电流互感器外壳采用阻燃、耐温140℃的进口聚碳酸酯注塑成形，铁芯采用取向冷轧硅钢带卷绕而成，二次导线采用高强度电磁漆包线，产品结构新颖，造型美观，安装方便，体积小，质量轻，准确度高，容量大。产品符合国标GB1208-2006。
3.2 技术指标
测量CT一次电流5-6300A，二次电流5A，1A，0.1A，0.05A;
双绕组CT一次电流5-6300A，二次电流5A、20mA，1A、20mA;
双绕组传感器一次电流5-6300A，二次电流AC5A、DC4-20mA，AC1A、DC4-20mA;
开口式CT一次电流100-6300A，二次电流5A，1A;
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℃，较高耐温120℃;
海拔高度≤3000m;
工频耐压3000V/1min 50Hz;
用于没有雨雪直接侵袭，无严重污染及剧烈震动的场所。
3.3 AKH-0.66测量用电流互感器的分类
3.3.1 AKH-0.66/I型电流互感器，主要测量范围5-3000A，二次输出0-5A(0-1A)，主要用于多(单)根电缆或单根母排穿越，适用面广，与电流表配合使用。
3.3.2 AKH-0.66/II型电流互感器，主要测量范围150-6300A，二次输出0-5A(0-1A)，主要适用用于多根母排或多根电缆穿越，适用面广，二次接线端与母排安装水平面平行，与电流表配合使用。
3.3.3 AKH-0.66/III型电流互感器，主要测量范围150-6300A，二次输出0-5A(0-1A)，主要适用用于(单)多根母排或多根电缆穿越，适用面广，二次接线端与母排安装水平面垂直，与电流表配合使用。
3.3.4 AKH-0.66/S型双绕组电流互感器电流互感器，一次测量范围5-6300A，主要适用用于(单)多根母排或多根电缆穿越，适用面广;二次两路输出，一路0-5A(0-1A)，供给电流表测量，另一路AC0-20mA，用于远传，与ARTU-32遥测装置、或电动机保护单元配合使用。
3.3.5 AKH-0.66/SM型双绕组电流传感器电流互感器，，一次测量范围5-6300A，主要适用用于(单)多根母排或多根电缆穿越，适用面广;二次两路输出，一路0-5A(0-1A)，供给电流表测量，另一路DC4-20mA，用于远传，与自控仪表PLC或DC配合使用(辅助电源DC24V由PLC或DC提供)，无须使用变送器，安装接线方便，为用户节约成本。
3.3.6 AKH-0.66K型开口式电流互感器主要应用于工业中城网、农网改造项目，安装方便，无须拆一次母线，亦可带电操作，不影响客户正常用电，为用户改造项目节省人力、物力、财力，提高效率。该系列电流互感器可与继电器保护、测量以及计量装置配套使用。
4测量用电流互感器在低压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月山东聊城某化工厂，各生产车间环境多为爆炸性环境，各车间电气控制室不安装在车间内，而是安装在离各车间较远的公共电气控制室，来实现对系统电流信息的集中采集，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(二)
表(二)传输距离对比
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