互感器特性對電能質量監測和計量影響的研究

姚堯

國網黑龍江省電力有限公司電力科學研究院 黑龍江哈爾濱 150000

1 互感器的工作原理

電流互感器和電壓互感器是兩種類型的變壓器，它們是電能計量中的信息源。變壓器的主要功能有三個：（1）電力系統中一、二次系統的隔離；（2）將高值電壓/電流轉換成低值電壓/電流；（3）標準化，將不同的電壓等級和不同的電流大小轉換成標準的100V電壓電流或5A、1A電流電壓，從而方便使用。變壓器的結構和原理與普通變壓器相似。它由兩個閉合繞組（一次繞組和二次繞組）組成。繞組匝數為N和N，分別。電壓互感器的特性與普通降壓變壓器相似。一次繞組與電網平行，二次繞組與二次設備的電壓線圈平行。電壓線圈的阻抗很高，二次回路相當于開路。在運行中，為了防止二次回路的短路，經常設置熔斷器和斷路器，以防止元件短路。電流互感器的一次繞組與電力設備串聯，二次繞組與二次設備的電流線圈（如電能表）串聯。電能表的電流線圈內阻很小，所以電流互感器相當于二次短路運行的變壓器。電流互感器的磁通密度一般設計在0．O8-O．1T范圍內，磁損耗小。正常運行時，建立磁場能量所用的勵磁安培數相對較小，漏電流在一次安培數中的比例也為ql-jb，約占0．3-1。勵磁電流匝數的主要作用是在磁芯中建立磁通量，保證能量從一次側順利地傳遞到二次側。變壓器設備是電能計量的重要組成部分。只有保證一次側電壓/電流向二次側順利傳遞，保證一次側電流與二次側電流在比例/相位上的一致性，才能保證測量的準確性。因此，電流互感器及其二次回路對電能數值測量的精度有很大的影響[1]。

2 電能計量裝置的誤差來源的分析

計算裝置主要銷售電能計量裝置，主要用于測量電力企業和用戶的電能。這是交易的法律證據。因此，計量結果的準確性直接影響交易雙方的公平性和公平性，也直接影響交易雙方的利益。隨著電力技術的不斷發展，人們對電能質量的要求越來越高，經濟體制也在不斷完善。電能計量精度已成為電力系統的重要組成部分。但在實際應用中，電能計量還存在一些問題，造成電能計量工作中的一些誤差，影響電能計量的準確性。

2.1 電能表選型不合理

通過大量的實際研究表明，如果用戶的負載電流發生較大變化，或實際使用的電流很小，甚至達不到電流互感器一次額定電流的一半，在這種情況下，長期運行會影響測量的精度。如果測量三相四線制功率，三相三線制電度表會產生附加誤差；另外，如果三相負載不平衡，則中性點有電流，則會產生附加誤差[2]。

2.2 電能表質量問題

電子式電能表的誤差來源主要有電壓取樣器和電流取樣器。電子式電度表電流取樣器是由錳銅合金板制成的。溫度系數小，電阻隨溫度變化。它是非線性的。這將導致電子式電度表誤差的溫度效應呈現非線性變化性變化。

3 互感器特性特點對電能表計量的影響

3.1 電能表

（1）感應式電度表。感應式電度表是由交變磁場和感應電流相互作用而工作的。這是基于在設計中考慮的積極選擇。但在現代電力系統中，諧波含量較高。當負載電壓和電流波形被諧波摻雜時會發生畸變。畸變波形隨頻率的變化而變化，影響感應式電度表中電壓線圈阻抗和轉臺阻抗的大小。它不僅改變了電度表的工作磁通環境，而且還引起了驅動元件、旋轉元件和儀表的工作。混亂，導致電能測量誤差造成過度損耗。

（2）電子式電度表。電子式電度表依靠數字電度表逐步形成數字、多功能的標準電度表。倍增器是整個電子式電度表的核心部件。電度表采用乘法器實現電壓、電流測量的計算，從而完成了功率的測量。因此，倍增器的計算精度直接影響到電能表的測量精度。然而，隨著時代的進步，電能表內部測量方法也逐漸得到改進，乘數內部測量算法產生的誤差可以忽略不計，不在誤差考慮的范圍之內。

3.2 諧波對感應式電度表測量的影響

感應式電度表只能在非常窄的頻率范圍內工作，接近50赫茲。當接收到的電流、電壓信號為正弦波時，通過電度表內部元件的電磁感應，可以準確計算流經電度表的電能。然而，現代智能電網中含有大量的諧波，電力系統中的電壓、電流波形會受到諧波的畸變。在這種復雜的情況下，感應式電度表的測量精度難以保證，影響到測量精度[3]。

4 波形對電子式電度表測量的影響

研究表明，在較寬的頻率范圍（50-2500Hz）內，電壓傳輸比與標準額定比0．01之間存在誤差。由于電網諧波含量主要為3、5、7次諧波，相應的傳動比低于額定傳動比，因此電壓互感器二次側測得的3、5、7次諧波含量均小于實際值。在諧波范圍內，測量用低壓電流互感器的電流誤差均為負，表明二次側電流小于額定電流。

變壓器諧波條件下的傳動比修正系數曲線。根據修正系數曲線可以看出，當電網電壓和電流流過變壓器時，二次側電壓和電流的測量值應偏離理想值。通過電能表的不準確信號會導致電能計量出現不可逆轉的誤差，嚴重影響電力企業和用戶之間的關聯性。

5 結語

隨著經濟的快速發展，電能的應用越來越廣泛，對電能計量的準確性提出了更高的要求。為了保障電力企業和用戶的合法權益，電能計量管理人員必須深入了解電流互感器的核心內容，深入分析電能計量的影響因素，確保電力的合法權益和電能計量的準確性，可以有效提高電力企業的經濟效益，促進電力企業健康穩定發展。