测量型低压电流互感器设计及应用
0 概述
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最经济合理的电流互感器，以上海安科瑞的AKH-0.66型电流互感器为例来分析测量用电流互感器的运用及特点。
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。
1 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
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℃，最高耐温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 产品分类
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。
3.2 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 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。
3.4 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。
3.5 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。
3.6 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 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（一）
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
表（一）传输距离对比
5 注意事项
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。
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。
6 报价方案
6.1 AKH-0.66/I型
型号
规格
价格
型号
规格
价格
30I
200/5A以下
40
30I
100/1A以下
70
250/5A
41
150/1A
75
300/5A
42
200/1A
80
400/5A
50
300/1A
89
450/5A
55
400/1A
96
500/5A
60
500/1A
113
40I
200/5A以下
50
40I
100/1A以下
76
250/5A
54
150/1A
92
300/5A
56
200/1A
116
400/5A
57
250/1A
128
450/5A
63
300/1A
139
500/5A
65
400/1A
148
600/5A
66
500/1A
158
750/5A
68
600/1A
167
800/5A
71
800/1A
181
1000/5A
76
1000/1A
205
60I
100/5A以下
82
60I
100/1A以下
91
150-350/5A
63
150/1A
104
400/5A
65
200/1A
128
450/5A
69
250/1A
139
500/5A
71
300/1A
151
600/5A
74
400/1A
174
700/5A
80
500/1A
188
750/5A
82
600/1A
195
800/5A
84
800/1A
208
1000/5A
97
1000/1A
218
1200/5A
110
1200/1A
227
1500/5A
147
1500/1A
239
2000/5A
177
2000/1A
271
2500/5A
195
2500/1A
302
80I
250/5A以下
103
80I
300/1A以下
227
300-500/5A
89
400/1A
198
600/5A
91
500/1A
221
700-750/5A
100
600/1A
233
800/5A
107
800/1A
245
1000/5A
123
1000/1A
255
1200/5A
141
1200/1A
260
1500/5A
158
1500/1A
269
2000/5A
181
2000/1A
282
2500/5A
205
2500/1A
302
3000/5A
229
3000/1A
332
6.2 AKH-0.66/S型
型号
规格
价格
型号
规格
价格
S-30I
5/5A/20mA
221
S-30I
5/1A/20mA
268
10/5A/20mA
221
10/1A/20mA
268
15/5A/20mA
221
15/1A/20mA
268
20/5A/20mA
221
20/1A/20mA
268
25/5A/20mA
221
25/1A/20mA
268
30/5A/20mA
221
30/1A/20mA
268
40/5A/20mA
221
40/1A/20mA
268
50/5A/20mA
221
50/1A/20mA
268
60/5A/20mA
221
60/1A/20mA
268
75/5A/20mA
221
75/1A/20mA
268
80/5A/20mA
221
80/1A/20mA
268
100/5A/20mA
221
100/1A/20mA
268
150/5A/20mA
257
150/1A/20mA
315
200/5A/20mA
278
200/1A/20mA
336
S-40I
200/5A/20mA
305
S-40I
200/1A/20mA
368
250/5A/20mA
305
250/1A/20mA
368
300/5A/20mA
326
300/1A/20mA
389
400/5A/20mA
326
400/1A/20mA
389
500/5A/20mA
368
500/1A/20mA
441
600/5A/20mA
368
600/1A/20mA
441
S-50II
600/5A/20mA
441
S-50II
600/1A/20mA
525
750/5A/20mA
441
750/1A/20mA
525
800/5A/20mA
441
800/1A/20mA
525
1000/5A/20mA
473
1000/1A/20mA
567
1200/5A/20mA
473
1200/1A/20mA
567
1250/5A/20mA
473
1250/1A/20mA
567
S-60II
300/5A/20mA
336
S-60II
300/1A/20mA
399
400/5A/20mA
336
400/1A/20mA
399
500/5A/20mA
378
500/1A/20mA
452
600/5A/20mA
378
600/1A/20mA
452
750/5A/20mA
441
750/1A/20mA
536
800/5A/20mA
441
800/1A/20mA
536
1000/5A/20mA
483
1000/1A/20mA
588
1200/5A/20mA
504
1200/1A/20mA
609
1250/5A/20mA
504
1250/1A/20mA
609
1500/5A/20mA
536
1500/1A/20mA
641
2000/5A/20mA
609
2000/1A/20mA
725
6.3 AKH-0.66/K型
型号
规格
价格
型号
规格
价格
K-30×20
100-400
350
K-120×80
500-1500
750
K-80×50
250-1000
450
K-160×80
1000-5000
900
K-80×80
250-1000
600
注：测量型低压电流互感器可按上述报价的70%优惠供应。
7 结束语
产品已在上海、深圳、杭州、济南、内蒙古等地工矿企业工程配电监控系统中得到应用，降低了投资成本，产生了较好的社会和经济效益。