計量用電流互感器測試與評價

曾強

（湖南省計量檢測研究院 湖南長沙 410014）

計量用電流互感器測試與評價

曾強

（湖南省計量檢測研究院 湖南長沙 410014）

在電能計量裝置中，計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，則會導致電流互感器損耗增加，從而出現(xiàn)較大的電能計量誤差。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)生原因進行了分析，并具體探究了計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，對于電能計量設備的運行質(zhì)量要求越來越高。因此，如何采取有效措施提升電能計量的準確性，降低測量誤差已經(jīng)成為電能計量工作的重點。

2 電流互感器工作原理

我國標準體系與IEC標準體系基本一致，電力系統(tǒng)中的絕大部分標準和IEC標準中對應的標準號都是等效的，IEC60044是IEC標準中對暫態(tài)級電磁式電流互感器的約束與要求，對應國家標準GB16847，在IEC60044中定義的暫態(tài)級保護用電流互感器準確等級有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)別在于保護用電流互感器強調(diào)的是承受短路電流的能力，而計量用電流互感器強調(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強度B和磁感應強度的頻率f，而它們所對應的就是電流互感器二次繞組的電動勢Es。

當確定好勵磁電動勢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率u的限制，因此當達到一定的數(shù)值后，就無法繼續(xù)增加，當頻率f一定時，勵磁電動勢Es的數(shù)值也就會達到最大值。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 計量用電流互感器測試

4.1 電流互感器的測試項目

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

（1）額定負荷和下限負荷下電流互感器在國家標準規(guī)定處的電流比差與角差。

（2）電流互感器實際連接的二次回路負荷。

（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荷的校驗至關(guān)重要，因為電流互感器的比差和角差跟所連接負荷值有很大的關(guān)聯(lián)，因此必須保證電流互感器實際連接的二次回路負荷值在銘牌標識的范圍內(nèi)。

校核計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)信號能夠準確反應系統(tǒng)功率輸送的方向，因此，必須保證電流互感器的極性標識正確。

計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荷，且通過額定電流時，二次端子上的電壓有效值。在進行二次系統(tǒng)設計時，需要考慮接入儀表的最大耐受電壓大小，避免當計量用電流互感器發(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，當計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識值，在進行實際測試時，必須保證計量用電流互感器的儀器安保系數(shù)低于銘牌標識的Fs值。

4.2 測試儀器選擇

①互感器校驗裝置，需要的設備包括升流器，標準電流互感器，負載箱和校驗儀。②二次負荷測試儀。③極性測試儀。在計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行校核，同時還可以對二次回路阻抗進行測量。

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但是，這些儀器設備并不能對電流互感器的儀器安保系數(shù)進行校核，而且在實際應用中，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，所需的設備將會非常重且體積龐大，可能需要1卡車的設備才能完成電流互感器的校驗。這使得現(xiàn)場校驗工作變得非常困難。

（2）傳統(tǒng)的互感器校驗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，因此需要配多套標準互感器和升流裝置，這使得校準裝置變得更加復雜且不便于運輸。

（3）互感器校驗裝置不能對二次回路的阻抗進行校核，互感器極性和儀器安保系數(shù)，需額外配置專用儀器來進行測量而基于電壓法測量電流互感器誤差的儀器設備則不會遇到上述問題，所有的參數(shù)信息只需要進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以上的互感器進行現(xiàn)場校準。

4.3 一次負荷測試

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，應該在退磁后進行，在測量過程中，首先應該緩慢調(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，從最大測量點或者最小測量點位置，開始逐漸升高電流，并且讀取被檢電流互感器額定負荷和1/4額定負荷下誤差測量數(shù)據(jù)。

根據(jù)電流互感器實負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。電流互感器實負荷誤差測量應該在額定負荷誤差測量后開始進行。在測量工作開始前，首先需要檢查電流互感器計量二次繞組所接二次電流計量回路在聯(lián)合接線盒、端子箱、計量表計接線端以及計量屏方面是否連接牢固，確認無誤后，即可在電流互感器計量二次繞組正常接線狀態(tài)下，打開計量二次繞組S1接線，計量二次繞組S1接線端子與標準電流互感器的Kl短接后接電流互感器校驗儀的K端鈕，打開的二次計量回路S1’接線接電流互感器校驗儀的TX端鈕，標準電流互感器的K2接電流互感器校驗儀的TO端鈕。接好一、二次試驗接線后，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負荷下的誤差測量數(shù)據(jù)。

4.5 測試技術(shù)分析

應盡量減小一次連線的長度。必要時，應采取措施將標準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，還應該與周圍秣電的高壓設備保持安全距離。在接電流一次線時，首先需要檢查被接導體是否存在氧化或污垢等現(xiàn)象，如果被接導體氧化或存在污垢，應用砂紙或其他工具清潔后再連接。另外，電流互感器二次應該盡量在接線盒上進行接線，如果電流互感器接線盒無法打開，則應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儀的影響。在接電流互感器二次線時，除了計量二次繞組外，其他的二次繞組應該可靠短路。

5 結(jié)語

近年來，供電企業(yè)開始意識到電流互感器現(xiàn)場檢驗工作的重要性，在實際檢驗過程中，由于受到各類因素的影響，測試結(jié)果的準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)算的準確性造成影響。電流互感器的測試是電能計量管理的一項重要基礎工作，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，只有采取符合實際需要的測試方法，并對測試結(jié)果進行科學合理的評價，才能夠保證電能計量的可靠性。

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TM452

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1004-7344（2016）15-0245-02

2016-5-12

曾強（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事電壓電流互感器計量工作。