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開口式電流互感器在半導體行業(yè)中的應用

瀏覽次數(shù):936更新日期:2015-01-14

徐霜

(安科瑞電氣股份有限公司,上海 嘉定 201801)

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(xiàn)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(jīng)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(xiàn)能效管理,電氣安全更加重要,企業(yè)基本上24小時不間斷生產,生產中配電系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)過電流現(xiàn)象,對這個控制也至關重要。

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*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(lián)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(shù),I2電流互感器二次電流(通常為、1A),N2為電流互感器的二次匝數(shù),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(jīng)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,所以將的鐵芯截面積加大,而且提高安匝數(shù),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(jù)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(xiàn)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,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。互感器安裝接線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(xiàn)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(xiàn)場安裝好,所有現(xiàn)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

     zui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(xiàn)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(jīng)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:徐霜,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

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