基于不同檢測方法的高壓電流互感器誤差比較與分析

孫旭 姜瀚書 于旭 李雨田

吉林省電力科學研究院有限公司 吉林長春 130021

1 電流互感器的原理

電流互感器由鐵芯，初級線圈，次級線圈，接線端子和絕緣支撐組成。鐵芯由硅鋼板制成。電流互感器的初級線圈與電力系統(tǒng)的線路串聯(lián)連接，并且可以承載大的測量電流I1，其在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，由此次級電流對應(yīng)于次級電流誘導(dǎo)。忽略激勵損耗，初級和次級線圈的電流強度將相同。I1N1=I2N2。N1是初級線圈的匝數(shù)，N2是次級線圈的匝數(shù)[1]。電流互感器的電流比為K=I1/I2=N2/N1。由于電流互感器的初級線圈直接連接到電力系統(tǒng)的高壓線路，電流互感器的初級線圈通過線路的高壓隔離，因此必須確保二次回路設(shè)備和個人的安全。

2 誤差分析

2.1 電流比誤差ΔI%

ΔI%=(KI2-I1)/I1×100%

式中K--電流互感器的電流比，I1N/I2N；I2--電流互感器二次電流實測值；I1--電流互感器一次電流實測值。

2.2 相位角誤差(角差)δ

電流互感器的相角誤差是指在次級電流矢量旋轉(zhuǎn)之后次級電流矢量和初級電流矢量之間的角度δ。并且，當次級電流矢量超前于初級電流矢量時，角度差δ為正，反之亦然。影響電流互感器誤差的因素如下。電流互感器的相角誤差主要取決于磁芯的材料和結(jié)構(gòu)。當磁芯損耗小且磁導(dǎo)率高時，相角誤差的絕對值小。其中帶狀硅鋼板纏繞在環(huán)形磁芯上的電流互感器具有比方形核心電流互感器更小的相位誤差[2]。因此，高精度電流互感器主要由纏繞在環(huán)形磁芯上的高質(zhì)量硅鋼片制成。如果次級電路阻抗Z（負載）增加，則感應(yīng)電位E增加并且如果次級電流不改變則磁通量φ增加，鐵損增加，誤差增加。隨著負載功率因數(shù)減小，差異增加并且角度差減小。

3 相關(guān)實驗

3.1 試驗原理

根據(jù)JJG1021-2007“電力變壓器測試規(guī)則”，采用單相檢測法測試低壓下電流互感器的誤差，并在額定電壓低于100%額定電壓下直接測量電流互感器誤差和比較還測試了電流互感器的漏電流，計算了該電壓下電流誤差的積分絕對值，并且在額定電壓下直接檢測電流互感器誤差的測試原理如圖1所示。

圖1 誤差試驗原理圖

1號和2號電壓調(diào)節(jié)器連接到同一電源，通過移相器調(diào)節(jié)電壓相位，實現(xiàn)電流互感器上電流和電壓之間的相位調(diào)節(jié)這一點。經(jīng)過測試的電源接收通過穩(wěn)壓器，1號調(diào)壓器、移相器、升壓器，2號調(diào)壓器和升壓器的初級電流，初級電流為高壓標準連接測試和當前的測試感。 實際中負載功率因數(shù)通常為0.95或更高，測試中的主要功率因數(shù)為0.98，溫度為20℃±2℃，濕度為約85%。

3.2 試驗結(jié)果與分析

單相檢測方法的測試結(jié)果基于JJG1021-2007“電力變壓器試驗規(guī)范”，并對三相三分量復(fù)合變壓器的電流互感器進行了異常檢測。在額定負載和下限負載下，電流互感器的比例隨著電流的增加而迅速增加，當達到一定值時，比率趨于逐漸增加，在額定負載和下限負載下，電流互感器的角度為你可以看到它減少了。隨著電流增加，差值減小，并且當電流減小時，角度差快速減小，并且當電流達到特定值時，角度差減小。在電流波動范圍內(nèi)，電流互感器比值的差值最大約為0.08%，角度差值最大約為8'，小于0.2S級電流互感器的誤差限值。

3.3 原因分析

電流互感器的電流是高壓，I1是電流互感器的初級電流，I2是電流互感器的次級電流而不考慮漏電流，I3是從極端S1流出的電流互感器的漏電流這是一個當前的。I4是從電流互感器的非極性端子S2流出的漏電流。此時，在高壓初級繞組和低壓次級繞組之間出現(xiàn)大的電位差，并且漏電流從電流互感器的初級繞組流到次級繞組，這影響電流互感器的誤差。

當電流較小時，漏電流對電流互感器的誤差影響很大，電流增大，漏電流對電流互感器的誤差影響較小；當電流達到額定電流的20%時，漏電流成為電流比影響之間的差異盡管該量約為0.02%，這對應(yīng)于0.2S級電流互感器的倒圓單元，但可以認為漏電流對電流比差的影響可以忽略不計[3]。為了減少泄漏電流泄漏到電流互感器誤差，增加初級和次級繞組之間的屏蔽層并將其接地以將漏電流引入地，從而導(dǎo)致電流互感器錯誤建議減少高壓引起的漏電流的影響電流互感器可以更準確地傳輸信號。

4 結(jié)語

高壓引起的漏電流使電流互感器比率差和負方向的角度差發(fā)生偏移，漏電流主要影響電流互感器的誤差小于額定電流的20%。需要考慮漏電流對誤差的影響。電流互感器在高壓狀態(tài)下檢測到的誤差小于在低壓狀態(tài)下檢測到的誤差，電流誤差的積分絕對值最大，電流誤差的積分絕對值是電壓對電流誤差的影響計算得比考慮的高壓大得多。