電流互感器現場檢定常見問題分析

馬駿驍，劉桂銘

（1.國網吉林省電力有限公司 長春供電公司，吉林 長春 130041；2.國網吉林省電力有限公司 延邊供電公司，吉林 延吉 133000）

0 引言

依據互感器檢定規程JJG313－2010《測量用電流互感器》和JJG1021－2007《電力互感器》的相關規定，現場電流互感器的檢定采用比較測差法［1－2］，需要測試被檢電流互感器在1%～120%額定電流及額定負荷和下限負荷下的誤差。電流互感器的現場檢定需要大電流電源、同電流比的標準電流互感器、電流負荷箱、互感器校驗儀以及一次導線、二次導線等儀器設備。現場電流互感器的檢定不同于實驗室檢定，由于受到現場檢測環境、空間距離、作業條件等因素的影響，導致誤差檢測的不確定性大大增加，所以有必要分析電流互感器在現場檢定中存在的問題以及產生這些問題的原因，以制定解決這些問題的措施。

1 電流互感器檢定原理及檢定系統組成

1.1 電流互感器檢定原理

電流互感器檢定采用比較測差法，檢定時用一臺同電流比的標準電流互感器與被檢電流互感器進行比較，由升流器供給標準電流互感器和被檢電流互感器相同的一次電流，標準互感器和被檢電流互感器的二次電流輸入互感器校驗儀，測得被檢電流互感器相對于標準電流互感器的比值差和相位差。電流互感器誤差檢定線路如圖1所示。

被檢電流互感器的誤差為：

圖1 電流互感器誤差檢定線路

標準電流互感器比被檢電流互感器高兩個級別時，被檢電流互感器的比值差fx（%）和相位差δx（′）分別按下式計算：

其中：fp為電流上升時所測得的比值差讀數（對于0.2級及以下等級）；δp為電流上升時所測得的相位差讀數（對于0.2級及以下等級）。

1.2 電流互感器檢定系統的組成

電流互感器檢定系統由標準電流互感器、互感器校驗儀、電流負荷箱等標準器及測試電源（包括調壓器和升流器）和一次大電流導線、二次測試導線組成。

標準電流互感器與被檢電流互感器電流比相同，其準確等級一般要比被檢電流互感器高兩個級別，對于0.2級及以下的被檢電流互感器，標準器的準確等級至少為0.05級或0.05s級，經檢定合格。互感器校驗儀又稱誤差測量裝置，用于測量并顯示被檢電流互感器的比值差、相位差及電流百分數，其準確等級一般為2級，經檢定合格。電流負荷箱模擬被檢電流互感器的二次負荷，其準確度一般為±3%。升流器提供標準器和被檢電流互感器一次回路電流，其容量一般為5kVA～10kVA。調壓器調節誤差測試過程中所需的測試點，其容量應大于等于升流器容量。

2 現場電流互感器檢定中常見的問題

2.1 被檢電流互感器的誤差超過規定的誤差限值

電流互感器的準確等級規定了該互感器的誤差限值范圍，其誤差在限值范圍即為合格，超出其誤差限值范圍即為不合格。對于已投運或待投運的互感器，其出廠檢定應合格。如果在現場檢定中測試結果為不合格，則應具體分析導致該互感器不合格的原因，不應輕易下結論。

2.2 檢定中一次電流達不到額定值

互感器檢定規程規定了電流互感器誤差檢定需在1%～120%額定電流下完成，在現場檢定中經常出現由于一次電流升不到規定值而不能完成被檢電流互感器全電流測試的情況。

3 被檢電流互感器誤差超出其限值范圍的原因分析

影響電流互感器誤差的因素分內在因素和外在因素［3］，由互感器自身的材料及性能產生的影響主要有通過電流、繞組匝數、平均磁路長、鐵芯截面、鐵芯材料等因素，外在影響主要有二次負荷的影響和剩磁影響。由于被檢電流互感器一旦制造成功，其內在的鐵芯材料及參數就已確定，不會在現場檢定時發生改變，故本文主要考慮其外在因素，即二次負荷的影響和剩磁的影響。

3.1 二次負荷對誤差的影響及解決措施

電流互感器的二次負荷與誤差成正比，負荷越大，其誤差也就越大。互感器的二次負荷包含電流負荷箱以及連接導線電阻和連接點的接觸電阻等所有二次外接負荷的全部電阻。由圖1可知，被檢電流互感器的二次負荷為ZB以及K1到S1和S2到校驗儀接線端子連接導線的負荷阻抗，一般電流負荷箱的外接電阻為0.06Ω，即要求連接導線電阻和連接點接觸電阻的總和為0.06Ω。在現場測試時，由于被檢電流互感器的安裝方式不同導致測試器設備與被檢互感器的距離不確定，因此被檢互感器與測試儀器設備的導線長短不固定，也即外接電阻不固定，外接導線電阻往往會超過0.06Ω，從而加大被檢互感器的二次負荷，導致互感器超出其誤差范圍。

要確定被檢電流互感器的二次負荷外接電阻是否在規定范圍內，首先應測量其外接導線電阻，在圖1中，將TX的S1和S2端子短接（短路電阻可忽略），用校驗儀測阻抗功能測得回路總電阻再減去電流負荷箱的額定負荷即為導線電阻，如果確實超過0.06Ω，可采用加粗導線、減少長度等辦法使其達到0.06Ω，從而排除二次負荷的因素。

3.2 剩磁對誤差的影響及解決措施

電流互感器如果在大電流下切斷電源或運行時二次開路，互感器的鐵芯就可能產生剩磁，使鐵芯磁導率下降，影響互感器的誤差。現場電流互感器在檢定時應在停電情況下進行，必然要從大電流下過渡到不帶電狀態，從而使電流互感器產生剩磁。

針對電流互感器產生剩磁的情況，可以采用退磁的辦法對互感器進行退磁，以消除剩磁對誤差的影響。退磁線路如圖2所示。

圖2 退磁線路

按圖2接線圖進行接線，退磁時將被檢電流互感器TX二次繞組開路，往一次繞組通入10%～15%額定一次電流；然后平穩緩慢地將電流降到零，重復多次即可。

4 檢定系統一次電流達不到額定值

電流互感器檢定時需在1%～120%額定電流下完成，若一次電流達不到額定值，則檢定不夠完整。檢定系統的一次電流能否達到額定值與檢定系統一次回路和二次回路有關。

4.1 一次回路對大電流的影響及解決措施

互感器檢定時一次回路電流由升流器提供，一次電流能否達到額定值與升流器的輸出容量、輸出電流和輸出電壓相關［4］，其關系式如下：

其中：S為升流器輸出容量，VA；U1為升流器輸出電壓，V；I1為升流器輸出電流，即一次回路電流，A。

而

其中：Z1為一次回路總阻抗，Ω；R1為大電流連接導線電阻，Ω；X1為回路感抗，Ω；L為連接導線長度，m；A為連接導線截面，mm2。

升流器本質上是一臺變壓器，即輸入電壓一定時，其輸出電壓為定值，由公式（5）知，當U1一定時，I1和Z1成反比，也就是說如果一次回路電流要大于額定值，則一次回路總阻抗須小于Z1。現場檢定電流互感器時，由于現場的空間距離、被檢互感器不同的安裝方式以及測試儀器設備受作業條件的影響，會導致一次大電流導線加長才能連接形成回路，這時會加大一次回路總阻抗Z1，導致一次電流不能升到額定值。另外在選擇升流器的輸出電流時，應選擇最接近額定一次電流的檔位，如5kVA升流器，其輸出有1V、5 000A檔和2V、2 500A檔，如額定一次電流為2 500A，選擇1V、5 000V檔反而不能達到額定值，這是因為輸出電流與輸出電壓有關，如果回路一次電壓降超過2 V，而1V、5 000V檔最多只能輸出1V，升流器不能滿負荷工作。由式（5）可知，Z1一定，U1減小，則I1減小。

根據以上所述，如果在現場檢定時一次電流達不到規定值，可采取以下措施：①盡量減小大電流導線長度，以減小導線電阻R1；②加粗導線，也即加大導線的截面積，以減小導線電阻R1；③盡量減小一次回路所包圍的空間，以減小回路感抗X1，因感抗與回路所包圍的空間截面成正比；④通過升流器的串聯加大升流器的輸出電壓U1；⑤正確使用升流器，使升流器工作在額定負荷狀態。

4.2 二次回路的影響及解決措施

由圖1可知，檢定被檢電流互感器TX時，與TX共用一次回路的其他互感器的二次繞組需短接，如果有一組沒有短接，則互感器相當于二次負荷無窮大，還會產生高壓，同樣會導致一次升流困難。此外，現場檢定電流互感器時，不測的其他繞組必須可靠短接。

5 結論

現場檢定電流互感器時，經常會遇到被檢互感器誤差超出其誤差限值和一次升流困難的問題，只要能排除外部因素對互感器誤差的影響，配置合適的導線，正確使用升流器，則現場檢定工作就能夠正確完成。

［1］國家高電壓計量站，天津電力科學研究院，江蘇省計量科學研究院，等.JJG313－2010測量用電流互感器［S］.北京：中國標準出版社，2010：1－26.

［2］國家高電壓計量站，浙江省質量技術監督檢驗研究院，中國計量科學研究院，等.JJG1021－2007電力互感器［S］.北京：中國標準出版社，2007：1－33.

［3］趙修民.電流互感器與電流比例標準［M］.北京：中國電力出版社，2014.

［4］趙屹濤，趙修民.升壓升流器與負荷箱［M］.北京：中國水利水電出版社，2005.