计量用电力互感器误差分析

计量用电力互感器误差分析

摘要：随着用电负荷的变大，广泛应用电力互感器进行大电流向小电流、高电

压向低电压的转换，以此确保电能表对电量做出准确计量。假若电力互感器存在

误差，则无法准确计量电能表电量，极易引起电能计量纠纷矛盾。

关键词：计量用；电力；互感器；误差

1互感器概述

1.1互感器的发展背景

随着电力传输容量和电压等级的提高，传统互感器造价越来越高的直接原因

在于绝缘结构复杂，并使得体积和重量不断增大。电子式互感器使用了大量电子

器件进行信号处理，使得电子式互感器在运行中存在着各种问题。例如，数据采

集模块内置于一次主设备中或直接接入高压回路，使得其在运行周围的电磁干扰

信号大大地超过国家规定的电磁兼容试验标准。尤其在电磁暂态过程中，这些干

扰可以造成误报、导致死机甚至损坏器件，影响变电站安全运行。特别需要注意

的是，在２２０ｋＶ及以上电压等级的电力系统中，这些电磁环境影响更为显著。电子式互感器运行中存在的问题比较严重，主要是有源独立支柱型电子式互感器

存在一次侧供能问题。国际上普遍采用激光供电和线路取能等两种方式，但这两

种方式都存在不足。为消除温度和振动对准确度的影响，会相应采用软件补偿的

方式，由于影响准确度的因素通常很多而且呈现非线性变量，使软件补偿效果不

理想。电子式互感器彻底改变了原来的安装模式和装配的应用方式。倘若防护措

施不当，就会引发信号失准或失效、保护误判与误动作、锈蚀老化电击穿等，影

响安全运行。智能互感器能弥补电子式互感器的种种不足，不但能够使之匹配智

能电表的计量需要，而且能够确保智能电网更加安全可靠的运行。

1.2互感器的概况

2010年3月，我国首台智能组合式互感器已经研制成功。该智能互感器由非

铁磁性组合式互感器、智能模块以及无线收发装置等组成。该智能互感器是由北

京的一家科技有限公司自主研发的，主要运用于10ｋＶ线路高压计量及高压计量回路监测。智能互感器通过采集高压用户的一次侧数据，经高精度运算并进行智

能分析，准确计量用户的电量等参数，再运用无线或者有线的方式发至服务终端

或现场控制中心。在此过程中，电压、电流互感器分别负责采集相关数据，并把

采集到的数据（包括电流和电压、功率因数等）传输给智能电能表来计量。这样

就能实现电能计量、谐波监测以及数据存储等多种功能。此外，其内部的智能模

块能够把采集的数据与其他计量设备采集的数据加以智能分析，从而实现全面监

测用户的计量回路。与此同时，我国还研发一种更加实用的“自励源”技术，将非

铁磁性组合式互感器中的有源式结构进行改进，研发出新型的“准无源”结构。这

可大幅简化互感器整体结构，延长其寿命周期，提高可靠性。

2分析电力互感器计量误差

电力系统而言，各元器件相互配合方可确保系统稳定运行，其中电力互感器

是最为重要的元器件。如果主体内电力互感器电流饱和或存在剩磁现象，就会使

得电能计量器电流畸变，在主体中以电波形式存在，并直接影响着计量表的精准度，所以电力互感器饱和误差，去计量精准度的重要影响因素。元器件中一次电

流与二次负荷，正常工作情况下，负荷位于额定负荷的40%～60%，如果超出该

规定范围，就会增加电力互感器变比，并影响到电能计量的精确性。因此，只有

将工作负荷控制在40%～60%范围内，采用高动热稳定电力互感器，确保不会影

响到电能计量的精确性，一定程度上还可延长电力互感器使用寿命。电力互感器

饱和情况下形成二次负荷，该负荷主要包含外界导线电阻、电流圈与电能表阻抗

等几部分。如果电能表电流回路有较小的阻抗力，利于降低互感器饱和性误差，

保障计量的准确性。电能计量装置运行过程中，因电力互感器电流饱和，使得互

感器运行长期处于低载负荷点，由此引起电能计量误差。实际测量中如果出现不

一致的参数连接，就会引起三相电流不平衡，测量单位周边存在少量电流，引起

附加误差。如果电力互感器电流饱和，使得互感器电压持续减小，通过互感器与

二次线电阻串联负载电流并降低电压，使得电能表两端电压不符合设计要求，以

此在电能计量测量中产生误差。

3互感器误差减小措施

3.1电流互感器

合理选择CT额定一次电流、变比、额定负荷，以保证电流互感器尽可能在非低负荷下运行，减小由于磁通密度低带来的误差。同时还应满足DL/T448—2016《电能计量装置技术管理规程》中电能计量装置配置的相关要求。

3.2CVT

合理设计中压变压器，减小中压变压器直流电阻和电抗值，可有效减小负载

误差。合理设计补偿电感值，使其处于谐振条件附近，可减小负载误差。实际运

行中，CVT的计量绕组应只接电能表，严禁接入其他仪器设备，以便降低二次负荷。

3.3强化校验

3.3.1电流互感器现场检验

传统电流互感器的误差现场测试根据不同的情况采取各种检验方法和测试回路，其最基本、最核心的原理还是测差比较法，即将一台被检验的电流互感器和

一台标准的电流互感器的一次部分串联在一个回路中，在二次将他们形成的差流

送入互感器校验仪，测出被检验的电流互感器相对于标准电流互感器的比差和相

位差。

3.3.2电压互感器现场检验

传统电磁式电压互感器的误差现场测试有高端测差和低端测差两种二次回路

接线方式，高端测差接线不改变设备的接地方式，有利于测量的安全，所以优先

采用。即将被检电压互感器的二次极性端（高端）与互感器校验仪的d端子连接，非极性端与互感器校验仪的x端子连接;标准电压互感器的二次a、x端子和互感

器校验仪a、x端子连接，并将x端子接地，电压负载箱接在d、x两端子间。对

于现在电力系统中广泛应用的电容式电压互感器的现场检验，其测试接线和一般

电磁式电压互感器相同。电容式电压互感器是通过结构中的电容分压来转换一次

电压，所以在一次侧进行升压时，需要大容量的升压装置。目前广泛利用电抗器

和电容器的匹配实现串联谐振产生一次高电压进行误差测试。操作人员应当保证

大于2人，按照互感器校验相关规章制度严格进行操作。在进行升压时要保持较

低的速度，且维持其稳定性，不能出现瞬间提速的现象。在缓慢进行升压时如若

发生下列异常状况如电压互感器内部存在着较为强烈的噪音、电压读数呈现大幅

度跳动、绝缘过热或着火等，就要立即进行降压操作，并对异常原因进行排查，

及时采取合理的措施进行处理。在进行校验时，应当安全隔离正在进行校验的回

路与其余未校验回路。在进行校验时各类装置要可靠接地，电源接线保持良好的

绝缘性，表皮无破损现象，接地线保持导通良好，接地可靠。

4结语

电力系统中运行中，电力互感器计量还存在一些问题，计量误差问题对实际

电能使用造成了一定的影响。电力系统要深入分析误差产生的原因，采取有效的措施降低或补偿此类计量误差，提高计量准确性，为电力系统实现可持续发展奠定基础。

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