电流互感器误差现场校验及其影响因素分析 周业文

电流互感器误差现场校验及其影响因素分析周业文
发表时间：2018-05-10T10:37:44.290Z 来源：《电力设备》2017年第36期作者：周业文
[导读] 摘要：作为电力系统中非常重要的一次设备，电流互感器具有重要的作用，特别是110kV电流互感器，掌握其误差现场校验的方法，以及产生误差的原因、分析影响误差的因素,对实现电流互感器现场校验具有针对性的意义。

（广西电网有限责任公司钦州供电局广西钦州 535000）
摘要：作为电力系统中非常重要的一次设备，电流互感器具有重要的作用，特别是110kV电流互感器，掌握其误差现场校验的方法，以及产生误差的原因、分析影响误差的因素,对实现电流互感器现场校验具有针对性的意义。

本文首先介绍了电流互感器现场误差检测的条件，然后研究了电流互感器误差导线连接方法和检测线路，并重点分析电流互感器误差现场校验的主要影响因素。

希望本文所陈述的内容对于电流互感器现场校验具有一定的建议性意义，能够有针对性地解决相关的问题，具备一定的参考价值。

关键词：110kV电流互感器；误差校验；影响因素分析
电能计量的准确性在很大程度上取决于互感器的误差，在电力系统中，通常电流互感器的准确度为0.5级和0.2级，目前大量的电流互感器被应用于电气测量和电能计量。

国家规定必须定期检查电力互感器的二次侧负荷、极性及变比等电气参数，误差校验作为其中的代表，是电能计量工作中发展变化较快的一项试验工作。

一般地，对于110kV高压电能计量设备中的电流互感器，需要在现场完成误差检验。

测试方法一般分为标准电流互感器检测线路、低压外推法（二次低压法），实际上，对于电磁干扰较大，以及额定电流较小的电流互感器，一般采用标准的校验方法，这种方法的准确度很高，同时数据稳定，但检测设备体积大、数量较多；对于额定一次电流很大，电磁干扰较小的电流互感器，难以使用传统的方法进行现场检验，特别是安装在封闭母线和变压器套管上的电流互感器，因此一般采用低压外推法。

这种方法是近年来新兴的一种测试方法，具有其他方法不可比拟的优势，由于在实际应用中便携的特性，受到了广泛的欢迎。

本文对比了不同测试方法下的110 kV内置式电流互感器现场校验，分析了电流互感器现场检测误差主要影响因素。

1.检测条件
1.1环境条件
需要在相对湿度不大于 95％，气温-25～55℃的环境下。

校验检测接线造成被检电流互感器误差的变化要小于被检电流互感器基本误差标准的 1/10，同时电磁场干扰造成电流互感器的误差变化要小于被检电流互感器基本误差限值的 1/20。

1.2电流负荷箱条件
在额定电压、电流和额定频率的80％～120％范围内，其残余无功分量要小于额定负荷的±6％，无功和有功分量相对误差均小于
±6％。

1.3标准电流互感器条件
准确度等级至少要比被检电流互感器高出两个等级，额定变比应与电流互感器相同，变差和误差均要小于被检电流互感器基本误差限值的1/5。

1.4误差测量装置条件
相位差和比值差示值分辨率应高于0.01′和0.001％。

造成的测量误差，应小于被检电流互感器基本误差限值的1/10。

2.电流互感器误差现场校验
2.1 电流互感器现场校验线路
如图1所示，为应用标准电流互感器检测线路。

这种检测方法准确度高，是较为传统的检测方式，但设备接线的工作量大，同时检测设备体积大、数量多。

在检测时，除计量绕组外，其他二次绕组端子接地并用导线短路，并禁止电流互感器二次侧开路。

2.2 电流互感器一次电流导线连接
（1）一次回路连线的长度应尽量减小。

必要时应实施相应的措施在被测电流互感器最小距离范围内，配置升流器和标准电流互感器。

（2）连接被测电流互感器的一次导线时，首先应检查其表面是否存在污垢或氧化等现象，如果存在上述的现象，应使用特定的工具（如砂纸等）清除干净后再连接。

当用端子板和线夹连接被测电流互感器一次线时，严禁点接触的发生，应尽量保持较大的接触面。

（3）注意独立式电流互感器一次连接的方式（多变比时，一次并、串联），其一次接线端在两侧。

（4）如图3 所示，为GIS电流互感器一次导线连接图。

被检电流互感器一次回路接线应用于封闭式组合开关设备（GIS）中时，可以利用被测互感器和被测电流互感器两侧的接地刀闸形成一次检测回路。

检测时将两侧的接地刀闸闭合，把一端刀闸接地点作为另一个电流端子，同时拆除另一端刀闸的接地线，作为一次电流极性端子。

此外，检测时一次检测回路的开关要处于闭合状态，这样通过开关（断路器）形成闭合回路；倘若封闭式组合开关设备内包含了全部开关两侧接地刀闸，使得接地刀闸无法接地，这时为了形成一次检测回路，可以在母线上加检测套管。

图3 GIS电流互感器一次导线连接图
3.互感器现场检测误差主要影响因素分析
3.1电流导体对电流互感器误差的影响
在邻近电流互感器的铁芯上可使得电流导体产生磁场。

现场电流互感器具有较低的准确度等级，0.1级是其可以达到的最高标准，大部分的铁磁材料在运行磁密下（0.01～1.5T）的磁导率并没有较大的变化，稍微变化的磁密不会对误差产生严重的影响。

因此只要外磁场扰动铁芯内磁场的程度较轻，铁芯磁路两侧磁通只有10％的变化，那么就可以认为电流互感器的误差基本保持不变。

若外磁场使铁芯磁路两侧磁通差超过了30％，那么就会出现明显的互感器误差变化。

3.2二次负荷对电流互感器误差的影响
电流互感器的误差与实际二次负荷有很大的关系。

为了达到节省材料的目的，制造厂在设计电流互感器时，都会把 1/4 额定负荷下的比值误差调校到正值，把额定负荷下的比值误差调整到负值。

在选择电流互感器参数时，要使其额定负荷的1/4 小于实际二次负荷，额定二次负荷又能大于实际的二次负荷。

随着技术的改进，目前电流互感器实际二次负荷运行点附近误差趋向正方向变化，这是由于电流互感器实际二次负荷小于传统的下限负荷。

从实际的电流互感器误差检测记录来看，其从满载到下限负载误差大体上的趋势是呈正方向变化。

详细的变化趋势是，在到达 1/4 额定负载点时大部分已呈正向趋势，到达下限负载点，大量电流互感器出现误差超差的情形。

3.3铁芯剩磁对电流互感器误差影响
根据铁磁物质相关的磁化理论，铁芯磁化的过程是磁畴取向的过程，取消外部磁场后，不能保证磁畴处于无序的状态，进而不能实现平均磁化强度降为零。

磁畴取向后要对其注入能量才能使它发生转向，也就是说其存在记忆效应，人们称其为磁滞效应。

而对于具有均匀结构的晶体而言，只有施加外界磁场才能发生磁滞现象，晶格的热运动随着外界磁场的消失使得磁畴在短时间内达到无序状态，并且不会出现剩磁。

然而在实际的加工中，一般得到的都是不均匀的晶体，部分磁畴在内部应力作用下可以沿应力取向，如果内部应力大于外部磁场的作用力，那么磁畴就不会随着外部磁场而发生翻转，在此情况下就会产生剩磁。

一般而言，具有较小剩磁的硅钢片，就会有较小的磁畴取向能，进而拥有较高的磁导率，质量相对更好；相反具有较大剩磁的硅钢片，就会有较大的磁畴取向能，进而拥有较低的磁导率，质量就会差一些。

在检测现场误差的过程中，剩磁作为电流互感器一个至关重要的问题，并发现有的电流互感器的剩磁影响达到 0.4％。

电流互感器的误差在剩磁状态下的变化有时为正有时为负。

其中对于铁镍合金和标准硅钢片来说，弱剩磁会使电流互感器的误差变化为正，而造成电流互感器误差向负方向变化的必然是强剩磁。

在电流互感器的运行过程中，由于直流分量存在于一次电流中因此出现了强剩磁，用电设备的
非线性是引起直流分量的直观原因，尤其是使用直流、可控硅设备。

因此，电镀厂、电气化铁路、炼钢厂、铝厂等用户的电网中了能会有较大的直流分量存在于一次电流中，在对其误差进行检测之前可以先对电流互感器退磁。

4.结束语
通过以上研究，在110 kV电流互感器误差现场校验中，从影响因素分析，铁心剩磁、电流导体、二次负荷等是主要的原因。

因此要采取增大铁芯面积 ,用高导磁率材料做铁芯，避免铁芯剩磁，限制二次负荷等措施，减小电流互感器误差，进一步提高电能计量的准确性。

参考文献
[1] 赵修民.低压外推法测量电流互感器误差,电测与仪表[J].2014,12(41),28-30.
[2] 张萍 .电流互感器误差特性及补偿方法 [ J].科技传播 , 2011, ( 12).
[3] 孙鹏飞.电流互感器产生的误差及分析[J].工程技术:全文版,2016(2):00179-00179.
[4] 徐先勇, 欧朝龙,陈福胜,万全,杨帅.110kV智能变电站复杂环境下电子式互感器校验方法[J].湖南大学学报(自科版) , 2012 , 39 (6) :63-68.
作者简介：周业文（1986-），男，本科学历，助理工程师，主要从事计量运维工作。