孫旭 姜瀚書 于旭 李雨田

吉林省電力科學(xué)研究院有限公司 吉林長(zhǎng)春 130021

1 電流互感器的原理

電流互感器由鐵芯，初級(jí)線圈，次級(jí)線圈，接線端子和絕緣支撐組成。鐵芯由硅鋼板制成。電流互感器的初級(jí)線圈與電力系統(tǒng)的線路串聯(lián)連接，并且可以承載大的測(cè)量電流I1，其在鐵芯中產(chǎn)生交變磁通量，由此次級(jí)電流對(duì)應(yīng)于次級(jí)電流誘導(dǎo)。忽略激勵(lì)損耗，初級(jí)和次級(jí)線圈的電流強(qiáng)度將相同。I1N1=I2N2。N1是初級(jí)線圈的匝數(shù)，N2是次級(jí)線圈的匝數(shù)[1]。電流互感器的電流比為K=I1/I2=N2/N1。由于電流互感器的初級(jí)線圈直接連接到電力系統(tǒng)的高壓線路，電流互感器的初級(jí)線圈通過線路的高壓隔離，因此必須確保二次回路設(shè)備和個(gè)人的安全。

2 誤差分析

2.1 電流比誤差ΔI%

ΔI%=(KI2-I1)/I1×100%

式中K--電流互感器的電流比，I1N/I2N；I2--電流互感器二次電流實(shí)測(cè)值；I1--電流互感器一次電流實(shí)測(cè)值。

2.2 相位角誤差(角差)δ

電流互感器的相角誤差是指在次級(jí)電流矢量旋轉(zhuǎn)之后次級(jí)電流矢量和初級(jí)電流矢量之間的角度δ。并且，當(dāng)次級(jí)電流矢量超前于初級(jí)電流矢量時(shí)，角度差δ為正，反之亦然。影響電流互感器誤差的因素如下。電流互感器的相角誤差主要取決于磁芯的材料和結(jié)構(gòu)。當(dāng)磁芯損耗小且磁導(dǎo)率高時(shí)，相角誤差的絕對(duì)值小。其中帶狀硅鋼板纏繞在環(huán)形磁芯上的電流互感器具有比方形核心電流互感器更小的相位誤差[2]。因此，高精度電流互感器主要由纏繞在環(huán)形磁芯上的高質(zhì)量硅鋼片制成。如果次級(jí)電路阻抗Z（負(fù)載）增加，則感應(yīng)電位E增加并且如果次級(jí)電流不改變則磁通量φ增加，鐵損增加，誤差增加。隨著負(fù)載功率因數(shù)減小，差異增加并且角度差減小。

3 相關(guān)實(shí)驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)原理

根據(jù)JJG1021-2007“電力變壓器測(cè)試規(guī)則”，采用單相檢測(cè)法測(cè)試低壓下電流互感器的誤差，并在額定電壓低于100%額定電壓下直接測(cè)量電流互感器誤差和比較還測(cè)試了電流互感器的漏電流，計(jì)算了該電壓下電流誤差的積分絕對(duì)值，并且在額定電壓下直接檢測(cè)電流互感器誤差的測(cè)試原理如圖1所示。

圖1 誤差試驗(yàn)原理圖

1號(hào)和2號(hào)電壓調(diào)節(jié)器連接到同一電源，通過移相器調(diào)節(jié)電壓相位，實(shí)現(xiàn)電流互感器上電流和電壓之間的相位調(diào)節(jié)這一點(diǎn)。經(jīng)過測(cè)試的電源接收通過穩(wěn)壓器，1號(hào)調(diào)壓器、移相器、升壓器，2號(hào)調(diào)壓器和升壓器的初級(jí)電流，初級(jí)電流為高壓標(biāo)準(zhǔn)連接測(cè)試和當(dāng)前的測(cè)試感。 實(shí)際中負(fù)載功率因數(shù)通常為0.95或更高，測(cè)試中的主要功率因數(shù)為0.98，溫度為20℃±2℃，濕度為約85%。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

單相檢測(cè)方法的測(cè)試結(jié)果基于JJG1021-2007“電力變壓器試驗(yàn)規(guī)范”，并對(duì)三相三分量復(fù)合變壓器的電流互感器進(jìn)行了異常檢測(cè)。在額定負(fù)載和下限負(fù)載下，電流互感器的比例隨著電流的增加而迅速增加，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，比率趨于逐漸增加，在額定負(fù)載和下限負(fù)載下，電流互感器的角度為你可以看到它減少了。隨著電流增加，差值減小，并且當(dāng)電流減小時(shí)，角度差快速減小，并且當(dāng)電流達(dá)到特定值時(shí)，角度差減小。在電流波動(dòng)范圍內(nèi)，電流互感器比值的差值最大約為0.08%，角度差值最大約為8'，小于0.2S級(jí)電流互感器的誤差限值。

3.3 原因分析

電流互感器的電流是高壓，I1是電流互感器的初級(jí)電流，I2是電流互感器的次級(jí)電流而不考慮漏電流，I3是從極端S1流出的電流互感器的漏電流這是一個(gè)當(dāng)前的。I4是從電流互感器的非極性端子S2流出的漏電流。此時(shí)，在高壓初級(jí)繞組和低壓次級(jí)繞組之間出現(xiàn)大的電位差，并且漏電流從電流互感器的初級(jí)繞組流到次級(jí)繞組，這影響電流互感器的誤差。

當(dāng)電流較小時(shí)，漏電流對(duì)電流互感器的誤差影響很大，電流增大，漏電流對(duì)電流互感器的誤差影響較?。划?dāng)電流達(dá)到額定電流的20%時(shí)，漏電流成為電流比影響之間的差異盡管該量約為0.02%，這對(duì)應(yīng)于0.2S級(jí)電流互感器的倒圓單元，但可以認(rèn)為漏電流對(duì)電流比差的影響可以忽略不計(jì)[3]。為了減少泄漏電流泄漏到電流互感器誤差，增加初級(jí)和次級(jí)繞組之間的屏蔽層并將其接地以將漏電流引入地，從而導(dǎo)致電流互感器錯(cuò)誤建議減少高壓引起的漏電流的影響電流互感器可以更準(zhǔn)確地傳輸信號(hào)。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓引起的漏電流使電流互感器比率差和負(fù)方向的角度差發(fā)生偏移，漏電流主要影響電流互感器的誤差小于額定電流的20%。需要考慮漏電流對(duì)誤差的影響。電流互感器在高壓狀態(tài)下檢測(cè)到的誤差小于在低壓狀態(tài)下檢測(cè)到的誤差，電流誤差的積分絕對(duì)值最大，電流誤差的積分絕對(duì)值是電壓對(duì)電流誤差的影響計(jì)算得比考慮的高壓大得多。