計(jì)量用電流互感器測試與評價

曾強(qiáng)

（湖南省計(jì)量檢測研究院 湖南長沙 410014）

計(jì)量用電流互感器測試與評價

曾強(qiáng)

（湖南省計(jì)量檢測研究院 湖南長沙 410014）

在電能計(jì)量裝置中，計(jì)量用電流互感器是十分重要的組成部分，而電流互感器的比差和角差會對檢測精度產(chǎn)生一定的影響，如果參數(shù)出現(xiàn)差異，則會導(dǎo)致電流互感器損耗增加，從而出現(xiàn)較大的電能計(jì)量誤差。對此，本文首先介紹了電流互感器工作原理，然后對電流互感器的誤差產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并具體探究了計(jì)量用電流互感器的測試辦法。

電流互感器；誤差；測試

1 引言

現(xiàn)如今，我國智能電網(wǎng)發(fā)展迅速，對于電能計(jì)量設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量要求越來越高。因此，如何采取有效措施提升電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，降低測量誤差已經(jīng)成為電能計(jì)量工作的重點(diǎn)。

2 電流互感器工作原理

我國標(biāo)準(zhǔn)體系與IEC標(biāo)準(zhǔn)體系基本一致，電力系統(tǒng)中的絕大部分標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)號都是等效的，IEC60044是IEC標(biāo)準(zhǔn)中對暫態(tài)級電磁式電流互感器的約束與要求，對應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)GB16847，在IEC60044中定義的暫態(tài)級保護(hù)用電流互感器準(zhǔn)確等級有TPX、TPY、TPS和TPZ四種，在我國電力系統(tǒng)500kV線路中安裝的暫態(tài)級保護(hù)用電流互感器基本都是TPY級。另外，在我國500kV線路中，TPY級電流互感器是強(qiáng)制要求安裝的。

所有電磁式電流互感器的原理完全一樣，其區(qū)別在于保護(hù)用電流互感器強(qiáng)調(diào)的是承受短路電流的能力，而計(jì)量用電流互感器強(qiáng)調(diào)的是傳遞電流的誤差大小。電磁式電流互感器的結(jié)構(gòu)如圖1所示，二次繞組和一次繞組都繞在同一個閉合的鐵芯上，一次繞組一般為一匝或數(shù)匝，一次繞組的匝數(shù)遠(yuǎn)小于二次繞組的匝數(shù)，其匝數(shù)比一般情況下等于電流之比。

圖1 電流互感器的原理圖

3 電流互感器誤差的產(chǎn)生原因

對于電磁式電流互感器，造成其二次電流Is產(chǎn)生誤差的主要原因是鐵芯勵磁損耗電流的存在，鐵芯勵磁損耗主要是由鐵損和磁滯損耗所構(gòu)成。影響電流互感器損耗的因素主要包括鐵芯磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁感應(yīng)強(qiáng)度的頻率f，而它們所對應(yīng)的就是電流互感器二次繞組的電動勢Es。

當(dāng)確定好勵磁電動勢Es的數(shù)值以及頻率后，就能夠確定互感器的勵磁損耗電流If。B無法無限制增大，由于其受制于材料磁導(dǎo)率u的限制，因此當(dāng)達(dá)到一定的數(shù)值后，就無法繼續(xù)增加，當(dāng)頻率f一定時，勵磁電動勢Es的數(shù)值也就會達(dá)到最大值。因此電流互感器二次側(cè)的端電壓Vs無法超過最大勵磁電動勢Es的限制值。

4 計(jì)量用電流互感器測試

4.1 電流互感器的測試項(xiàng)目

在計(jì)量用電流互感器中，最為重要的參數(shù)是比差和角差，在對計(jì)量用電流互感器進(jìn)行檢測和試驗(yàn)時，需要對以下指標(biāo)進(jìn)行測試：

（1）額定負(fù)荷和下限負(fù)荷下電流互感器在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定處的電流比差與角差。

（2）電流互感器實(shí)際連接的二次回路負(fù)荷。

（3）電流互感器的極性。

（4）電流互感器銘牌的儀器安保系數(shù)Fs校核。

其中，對于電流互感器二次回路負(fù)荷的校驗(yàn)至關(guān)重要，因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯谋炔詈徒遣罡B接負(fù)荷值有很大的關(guān)聯(lián)，因此必須保證電流互感器實(shí)際連接的二次回路負(fù)荷值在銘牌標(biāo)識的范圍內(nèi)。

校核計(jì)量用電流互感器的極性是為了確保接入功率表的電流互感器二次側(cè)信號能夠準(zhǔn)確反應(yīng)系統(tǒng)功率輸送的方向，因此，必須保證電流互感器的極性標(biāo)識正確。

計(jì)量用電流互感器存在一個叫儀器安保系數(shù)Fs的參數(shù)，其含義是互感器實(shí)際輸出電壓不會超過Fs×Vsr，其中，Vsr指的是電流互感器二次端電壓的額定值，即電流互感器連接額定負(fù)荷，且通過額定電流時，二次端子上的電壓有效值。在進(jìn)行二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，需要考慮接入儀表的最大耐受電壓大小，避免當(dāng)計(jì)量用電流互感器發(fā)生開路時，會對連接儀表造成損壞，這個最大耐受電壓會超過Fs×Vsr，當(dāng)計(jì)量用電流互感器處于開路狀態(tài)時，其最大輸出電壓肯定小于Fs×Vsr，其中，F(xiàn)s指的是電流互感器上銘牌的標(biāo)識值，在進(jìn)行實(shí)際測試時，必須保證計(jì)量用電流互感器的儀器安保系數(shù)低于銘牌標(biāo)識的Fs值。

4.2 測試儀器選擇

①互感器校驗(yàn)裝置，需要的設(shè)備包括升流器，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器，負(fù)載箱和校驗(yàn)儀。②二次負(fù)荷測試儀。③極性測試儀。在計(jì)量用電流互感器測試中，通過上述儀器，可以對電流互感器比差角差進(jìn)行校核，同時還可以對二次回路阻抗進(jìn)行測量。

讓學(xué)生培養(yǎng)一種樂于探索知識、獲取知識的自主學(xué)習(xí)意識也是一項(xiàng)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力十分重要的任務(wù).學(xué)生只有能夠發(fā)現(xiàn)物理知識并且樂于發(fā)現(xiàn)物理知識才會自主學(xué)習(xí)，擴(kuò)充自己的知識面，讓自己的物理能力得到提高.

但是，這些儀器設(shè)備并不能對電流互感器的儀器安保系數(shù)進(jìn)行校核，而且在實(shí)際應(yīng)用中，還會暴露出以下缺陷：

（1）對于一次額定電流較大的電流互感器，所需的設(shè)備將會非常重且體積龐大，可能需要1卡車的設(shè)備才能完成電流互感器的校驗(yàn)。這使得現(xiàn)場校驗(yàn)工作變得非常困難。

（2）傳統(tǒng)的互感器校驗(yàn)裝置適用范圍非常有限，對于一次電流較低和一次電流較高的互感器不能同時適用，因此需要配多套標(biāo)準(zhǔn)互感器和升流裝置，這使得校準(zhǔn)裝置變得更加復(fù)雜且不便于運(yùn)輸。

（3）互感器校驗(yàn)裝置不能對二次回路的阻抗進(jìn)行校核，互感器極性和儀器安保系數(shù)，需額外配置專用儀器來進(jìn)行測量而基于電壓法測量電流互感器誤差的儀器設(shè)備則不會遇到上述問題，所有的參數(shù)信息只需要進(jìn)行一次接線即可獲得，而且測量所得的比差典型誤差在0.02%以內(nèi)，角差僅僅為2min，完全可以用來對0.25以上的互感器進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)。

4.3 一次負(fù)荷測試

在測試開始前，根據(jù)電流互感器額定誤差測量接線方式連接好各條線路，不檢的二次繞組短接。對于電流互感器誤差測量，應(yīng)該在退磁后進(jìn)行，在測量過程中，首先應(yīng)該緩慢調(diào)節(jié)調(diào)壓器，將電流上升至額定電流的20%，在此過程中，需要緊密觀察電流互感器校驗(yàn)儀的顯示值是否出現(xiàn)誤差，如果誤差顯示正常，則可以根據(jù)電流互感器基本誤差測量點(diǎn)，從最大測量點(diǎn)或者最小測量點(diǎn)位置，開始逐漸升高電流，并且讀取被檢電流互感器額定負(fù)荷和1/4額定負(fù)荷下誤差測量數(shù)據(jù)。

根據(jù)電流互感器實(shí)負(fù)荷誤差測量接線形式連接好各條電路，不檢的二次繞組短接。電流互感器實(shí)負(fù)荷誤差測量應(yīng)該在額定負(fù)荷誤差測量后開始進(jìn)行。在測量工作開始前，首先需要檢查電流互感器計(jì)量二次繞組所接二次電流計(jì)量回路在聯(lián)合接線盒、端子箱、計(jì)量表計(jì)接線端以及計(jì)量屏方面是否連接牢固，確認(rèn)無誤后，即可在電流互感器計(jì)量二次繞組正常接線狀態(tài)下，打開計(jì)量二次繞組S1接線，計(jì)量二次繞組S1接線端子與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的Kl短接后接電流互感器校驗(yàn)儀的K端鈕，打開的二次計(jì)量回路S1’接線接電流互感器校驗(yàn)儀的TX端鈕，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的K2接電流互感器校驗(yàn)儀的TO端鈕。接好一、二次試驗(yàn)接線后，再按照電流互感器額定誤差測量方法開始逐漸升高電流，并讀取被檢電流互感器實(shí)負(fù)荷下的誤差測量數(shù)據(jù)。

4.5 測試技術(shù)分析

應(yīng)盡量減小一次連線的長度。必要時，應(yīng)采取措施將標(biāo)準(zhǔn)互感器和升滴器置于被試電流互感器最小距離范圍內(nèi)。同時，還應(yīng)該與周圍秣電的高壓設(shè)備保持安全距離。在接電流一次線時，首先需要檢查被接導(dǎo)體是否存在氧化或污垢等現(xiàn)象，如果被接導(dǎo)體氧化或存在污垢，應(yīng)用砂紙或其他工具清潔后再連接。另外，電流互感器二次應(yīng)該盡量在接線盒上進(jìn)行接線，如果電流互感器接線盒無法打開，則應(yīng)該在電流互感器端子箱接線，在此過程中，需要考慮二次電纜對互感器檢驗(yàn)儀的影響。在接電流互感器二次線時，除了計(jì)量二次繞組外，其他的二次繞組應(yīng)該可靠短路。

5 結(jié)語

近年來，供電企業(yè)開始意識到電流互感器現(xiàn)場檢驗(yàn)工作的重要性，在實(shí)際檢驗(yàn)過程中，由于受到各類因素的影響，測試結(jié)果的準(zhǔn)確性會有一定的偏差，從而對供電、用電單位之間電量交易結(jié)算的準(zhǔn)確性造成影響。電流互感器的測試是電能計(jì)量管理的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作，采用正確的測試方法，是保證現(xiàn)場測試工作順利開展和測試結(jié)果正確性的關(guān)鍵，只有采取符合實(shí)際需要的測試方法，并對測試結(jié)果進(jìn)行科學(xué)合理的評價，才能夠保證電能計(jì)量的可靠性。

[1]劉躍華.淺析測量用電流互感器檢定常見問題[J].計(jì)量與測試技術(shù)，2015（10）：19～20.

[2]呂志強(qiáng)，田勇，路夏甲，等.現(xiàn)場電流互感器誤差測試間接檢定法的研究[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2014（06）：79～81.

[3]李建平.淺談電流互感器退磁對檢定誤差和計(jì)量準(zhǔn)確度的影響[J].中國科技博覽，2015（25）：311.

TM452

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1004-7344（2016）15-0245-02

2016-5-12

曾強(qiáng)（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事電壓電流互感器計(jì)量工作。