開口式電流互感器在半導體行業(yè)中的應用

時間：2020-01-05作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：2161

摘 要：分析開口式電流互感器的原理，結合在半導體行業(yè)（如中芯）應用實例，分析開口電流互感器在低壓配電系統(tǒng)中，主要是改造項目中的應用及施工細節(jié)，為用戶快速實現智能配電提供解決方案，該方案具有成本低、投資少、安裝接線簡便等優(yōu)點，有利于開口電流互感器在半導體行業(yè)中的進一步推廣和應用。

關鍵詞：開口式電流互感器   半導體行業(yè) 改造項目  工作原理  應用 施工細節(jié)

    目前市場大部分低壓電流互感器主要用于新項目的建設，由于經濟的飛速發(fā)展，企業(yè)對節(jié)能減排意識逐漸提高，許多企業(yè)的電氣特點是：

    1）電氣柜運行的時間長；

    2）大部分電流互感器只是對系統(tǒng)電流進行測量，也沒有相應的計量裝置和保護裝置，計量裝置只有一塊的總表，而對所有車間電能無法進行考核，系統(tǒng)線路保護裝置根本沒有，；

    3）諧波含量比較大場合，給APF有源濾波提供采集信號；

    4）大部分線路干線為大規(guī)格銅排，拆卸需要大量的人力和時間，安裝常規(guī)電流互感器不方便；

    5）企業(yè)生產時間比較緊迫，不能長時間停電。

    所以如需對上述電氣進行改造，采用開口式電流互感器可以為用戶節(jié)約大量的投資。

    而在半導體行業(yè)中不但要實現能效管理，電氣安全加重要，企業(yè)基本上24小時不間斷生產，生產中配電系統(tǒng)經常會出現過電流現象，對這個控制也至關重要。

1 產品設計

1.1結構特點

    本產品結構新穎，外形美觀大方,透明翻蓋設計接線方便。外殼材料采用PC/ABS合金，具有耐高溫、機械強度高、環(huán)保等特點；鐵芯采用有取向冷扎硅鋼片，具有性能穩(wěn)定，機械強度高，導磁率高等特點；骨架線圈中的漆包線采用高強度漆包線，具有絕緣強度高，耐溫性強等特點，具體結構如圖1所示。

                 

圖1

    1-骨架線圈，2-透明翻蓋，3-安裝螺母，4-接線端子，5-鐵芯，6-彈簧，7-外殼，8-安裝螺釘。

1.2工作原理

    工作原理如圖1所示，開口電流互感器的一次繞組串聯在被測線路中，I1為線路電流即電流互感器的一次電流，N1為電流互感器的一次匝數，I2電流互感器二次電流（通常為5A、1A），N2為電流互感器的二次匝數，Z2e為二次回路設備及連接導線阻抗。當一次電流從電流互感器P1端流進，P2端出，在二次Z2e接通的情況下，由電磁感應原理，電流互感器二次繞組有電流I2從S1流過，經Z2e至S2，形成閉合回路。由此可得電流在理想狀態(tài)下I1×N1=I2×N2，所以有I1/I2=N1/N2=K，K為電流互感器的變比。但是由于開口式電流互感器的鐵芯切開后，使鐵芯的性能很差，所以必須將的鐵芯截面積加大，而且提高安匝數，將I1×N1=I2×N2≥100AN。

 

圖2                                       圖3

    1-開口電流互感器的上體，2-開口電流互感器的下體，3-安裝螺絲、螺母

1．3產品選型

    開口式電流互感器是在傳統(tǒng)低壓母線式電流互感器的基礎上進行研發(fā)，兼容電纜和銅排安裝方式，根據一次電流的測量范圍，100A-5000A采用分體式設計方案，可以分為測量用開口式電流互感器和保護用開口式電流互感器。

   

圖4  AKH-0.66  K系列開口式低壓電流互感器   

    AKH-0.66K系列開口式電流互感器主要應用于配電系統(tǒng)改造項目，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，為用戶改造項目節(jié)省人力、物力、財力，提高效率。該系列電流互感器可與繼電器保護、測量以及計量裝置配套使用。

開口電流互感器規(guī)格尺寸表：

尺寸   規(guī)格型式	外形尺寸			穿孔尺寸		備注
	W	H	D	a	e	規(guī)格（A）	質量（kg）
AKH-0.66/K-30×20	90	114	40	22	32	100-400	0.8-0.9
AKH-0.66/K-60×40	114	140	36	42	62	250-2000	1.0-2.0
AKH-0.66/K-80×50	114	159	36	52	82	250-1000	1.1-1.4
AKH-0.66/K-80×40	122	162	40	42	82	300-3000	1.2-2.4
AKH-0.66/K-80×80	144	159	36	82	82	250-1000	1.3-1.5
AKH-0.66/K-120×80	144	199	36	82	122	500-1500	1.5-2.3
AKH-0.66/K-120×60	164	214	52	62	122	300-3000	1.6-3.0
AKH-0.66/K-100×40	144	194	52	42	102	1000-4000	1.6-3.2
AKH-0.66/K-130×40	144	224	52	42	132	1000-4000	1.6-3.6
AKH-0.66/K-140×60	164	234	52	62	142	1000-5000	1.7-3.7
AKH-0.66/K-160×80	184	254	52	82	162	1000-5000	2.8-3.7
AKH-0.66/K-200×80	184	294	52	82	202	1000-5000	3.5-4.5

1.4產品安裝

    如圖3所示，將互感器的安裝螺絲、螺母打開，卸下互感器的下體，將所有互感器防止在安裝現場，然后將互感器的二次接到測量、保護裝置；將互感器的上體裝入配電系統(tǒng)的一次母排，合上互感器的下體，將互感器的安裝螺絲穿過互感器上、下體的固定孔，擰上螺母，將互感器的上、下體固定在一起，然后將互感器通過互感器兩側的安裝固定孔將互感器固定在母排上，完成互感器的安裝。整個過程比較快速簡單。 

2.產品應用

    開口電流互感器主要應用在配電改造項目中，開口式電流互感器同常規(guī)閉口互感器一樣輸出為標準的5A或1A，測量精度高，容量大，可與測量儀器、儀表配套使用，部分產品過載能力強可與裝置配套使用。

2.1應用實例

    1）方案一

    以上海宏利半導體低壓饋線為例如圖4所示，每條饋線均需測量三相電流,將電流信號供給繼電器,以防止系統(tǒng)電流過載或短路。每條饋線的A相、B相、C相的一次母排規(guī)格為120×10×3，銅排高度1.5米，每相額定電流為2500A,采用AKH-0.66/120×50II 閉口式電流互感器采集電流信號，施工時,必須拆卸每相銅排,每相銅排重量為480kg,所以安裝人員至少需要2人,至少需要3個小時才能拆卸完畢?；ジ衅靼惭b接線20分鐘,安裝銅排還需要3個小時.那么每條饋線至  少需要19個小時才能安裝完畢,而工廠必須停電20小時左右.

     2）方案二

     以半導體行業(yè)蘇州三星同樣的低壓饋線為例如圖6所示，每條饋線均需測量三相電流,將電流信號供給測量儀表。每條饋線的A相、B相、C相的一次母排規(guī)格為120×10×3，銅排高度1.5米，每相額定電流為2500A,采用AKH-0.66/K-120×60 開口式電流互感器采集電流信號，施工時,無須拆卸每相銅排,一名安裝人員只要將互感器打開安裝螺絲\螺母,將互感器套在母排上,合上互感器,再用螺絲\螺母固定好,再將互感器固定在母排上,整個過程只需要30分鐘就可以完成安裝接線才能拆卸完畢,而工廠停電只需要40分種左右.

    所以上述方案每條饋線需要的成本對照如表1

 表1

類別       成本 方案	互感器平均成本（元）	人工費（元）	停電時間 （小時）	安裝接 線時間 （小時）	備注
常規(guī)電流互感器	176	950	19	18	4名安裝工
開口電流互感器	595	37．5	0．67	0．5	1名安裝工

2.2施工細節(jié)

    以上海中芯現場要求需要，將繼電器與開口電流互感器二次接好，確保電流互感器二次不能開路，將開口電流互感器上、下兩部分都打開，并注意電流互感器的P1面上、下兩部分一致，并將繼電器在現場安裝好，所有現場全部放置好，大電流一次母線穿銅排場合等待停電，如圖7。

 圖7

     停電后將所有回路的開口電流互感器，全部同時安裝在母排上，并將開口電流互感器上、下兩部分通過螺絲、螺母安裝好，如圖8、圖9。

圖8                                         圖9

     后將開口電流互感器通過我們標配的配件將互感器固定在母排上，同時將繼電器輸出信號線連接至斷路器的輔助觸點，完成整個安裝過程，如圖10。

圖10

    綜上對比，改造項目中使用開口式電流互感器*，可以快速實現對半導體行業(yè)中低壓配電智能化低成本的多回路監(jiān)控，有利于低壓智能配電進一步推廣和應用。                             

3結論

    開口式電流互感器已在半導體行業(yè)工程配電監(jiān)控系統(tǒng)中得到應用，降低了投資成本，產生了較好的社會和經濟效益。

[1]安科瑞電氣股份有限公司.電量傳感器選型手冊,201407版.                                      

作者簡介：楊馨，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為電量傳感器設計，手機：，座機：，QQ:安科瑞    


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