能源工业
技术文献
2022/3/18
CBMM

一. 电流互感器

 

定义:

电流互感器是一种利用电磁感应原理,将一次侧的大电流转换为二次侧的小电流,通过测量二次侧的电流,实现对一次侧电流进行测量的电流传感装置。

 

应用:

安装在电表和装有断路器的保护继电器中的电流互感器,用于测量和控制电流。

 

功能:

鉴于二次电流与流过其一次绕组的电流成正比,因此可利用电流互感器将高压电流降至安全水平,以利于监控交流电流流动。

 

行业:

电表电流互感器可用于工业和民用两种用途。在工业配电水平下,可利用电流互感器安全测量大电流。

 

二. 为什么使用电流互感器

电流互感器是一种存在持续旺盛需求的最佳电流测量方案

 

三. 市场和推动因素



推动因素

  • 满足终端用户峰值用电需求
  • 满足现有网络无法满足需求时,老化基础设施的翻新要求
  • 满足替代能源方案对更多电流互感器的要求
  • 满足智能电网大量投资的要求
  • 满足效率和安全要求
  • 应对电力基础设施中不断增加的电网复杂程度

四. 互感器芯组成

  • 电流互感器铁芯的以下特性对准确测量电流至关重要:高线性度、高磁导率、高饱和磁通密度、低误差、高温度稳定性和低铁芯损耗 
  • 纳米晶(3 %铌含量)和坡莫合金(80% 镍含量)铁芯能够兼具最高准确度和最佳特性
 

五. 纳米晶体竞争优势——材料优势

线性度+透磁率
电流测量误差小于坡莫合金

高饱和感应
尺寸和重量均小于坡莫合金

出色的热稳定性
可在-50至130°C温度范围内长期运行

成本更低
可替代和改进坡莫合金

六. 纳米晶体竞争优势——其他市场优势

镍价格波动
纳米晶体价格稳中有降

纳米晶材料制造商增多
纳米材料生产商正努力扩大纳米晶体的市场份额,并寻求替代常规技术

电气化发展
随着新能源的应用,50~60 赫兹传统正弦电流逐渐被整流电流所取代

更高电压要求
之前由美国主导的市场(110 伏)需要适应全球 220 伏的要求,以降低损失

关键客户需求
政府支持的大型实施机构(例如,中国国家电网公司、中国南方电网公司等)可能支持纳米晶体解决方案

七. 应用:仪表




架构

  • 电流互感器属于关键部件
  • 电流互感器的组成决定准确度
  • 仪表仅需交直流转换、误差补差和数字接口所需附加层
 

八. 仪表:充满竞争的破碎动态市场 


推动因素

  • 保护环境和控制能耗
  • 人口增加和城市化
  • 翻新和升级电网基础设施(例如,架设智能电网)
  • 降低维护成本
  • 减少窃电
  • 具有超高准确度和附加功能(例如,连接)的智能数字式仪表,显著提高了价格和供应商收益
 

九. 仪表:市场关键趋势 

注重效能

  • 增加对基础设施现代化的投资
  • 重视仪表自动化
  • 去年仅在美国即安装了超过 8500 万台
  • 重视电气系统数字化

提高计费准确度

  • 加强对商业部门的有效监控
  • 数据中心准确度要求提高
  • 减少窃电
  • 准确度提高后计费率提高 25%

亚太地区增长迅速

  • 房地产拉动需求增长
  • 只能基础设施投资
  • 政府加强配电管控

工业和住宅应用

  • 适合工业设施、电网,并受安全和可靠性要求驱动
  • 适合家庭使用,并受大规模城市化和日益增长的安全监管驱动
 

十. 应用:保护继电器

 

提供自动跳闸机制,防止浪涌



架构

  • 用于与保护继电器配合,为电力基础设施提供保护
  • 电流互感器对于检测大型和异常负载至关重要
  • 与继电器线圈相连的电流互感器,通过断路器触发跳闸线圈


相对于保险丝的优势

  • 保险丝基于导电材料的热力性质发挥作用
  • 断路器基于电磁开关原理发挥作用
  • 断路器无需更换
  • 断路器使用范围更大(3 相、工业)
  • 断路器可靠性和安全性更高

十一. 保护继电器

 

电气保护设备

  • 细分:断路器型保护继电器和保险丝
  • 细分(应用):工业、住宅和商业应用
  • 细分(电压):低压、高压和中压

推动因素

  • 亚太地区工业增长和城市化
  • 注重变电站自动化
  • 新能源和智能电网推动电网基础设施建设
  • IEC 61850 标准的实施
  • 配电部门安全意识和法律要求
  • 汽车电子设备内的使用
 
 

十二. 保护继电器:纳米晶体的关键优势

 


纳米晶体具有更好的动态特性

  • 除上述优势外,纳米晶体电流互感器还适用于断路器型保护继电器
  • 更低功率损耗转化为跳闸继电器处的更高功率容量,从而确保更高安全性和效率
 

十三. 结论

1. 电流互感器市场应用潜力巨大
诸如城市化、设备翻新、法规要求和新能源应用等因素,将推动功率计和保护继电器的增长。

2. 与坡莫合金相比,纳米晶体更加适合电流互感器
纳米晶体在诸如饱和通量密度、误差、芯损失、温度稳定性和成本等方面更具优势。

3. 市场情况更加有利于纳米晶体应用
不断变化的应用、不断扩大的电压需求和镍价格波动提高了对纳米晶体的需求。

4. 全球顶级公司正在努力推动纳米晶体的应用
尽管在其他关键制造商中仍存在应用增长潜力,但仍需要提高对其优势的了解。
 
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