研究電力互感器飽和誤差對(duì)計(jì)量表精準(zhǔn)度的影響

鄭瀟+張燕

摘 要 生活中，電力系統(tǒng)中的計(jì)量表關(guān)系著一個(gè)家庭的實(shí)際開銷。電力互感器是電力系統(tǒng)中的重要元器件，對(duì)飽和誤差影響巨大。只有把飽和誤差問題分析透徹，才能使電力工作者找到更好的解決方案，把計(jì)量表設(shè)計(jì)得更加精準(zhǔn)，為人們提供更可靠的電力使用信息。

關(guān)鍵詞 電力互感器 飽和誤差 精度的影響

一、引言

電力的計(jì)量問題是一個(gè)關(guān)乎民眾生活的重要問題，計(jì)量表的精準(zhǔn)程度成為亟待解決的問題。眾所周知，電能計(jì)量的主要是由電力互感器和電能表組成的，電力互感器一般放在電能表里面，比較隱蔽，不便觀察，出現(xiàn)了問題也不易察覺到，而電力互感器的飽和誤差問題也就更容易被忽略了。本文將著重分析電力互感器的飽和誤差問題對(duì)計(jì)量表精準(zhǔn)度的影響和相應(yīng)的解決方案。

二、電力互感器的工作原理

電力互感器作為電力測(cè)量的重要組成部分，只有透徹地了解其工作原理才能更好地解決電力互感器的飽和誤差對(duì)計(jì)量表精準(zhǔn)度的影響。

電力互感器的基本原理，是測(cè)量電線中的一次二次的高壓產(chǎn)生的回路進(jìn)行電量的測(cè)量。在其基本構(gòu)成部分中，最開始是其中的鐵芯產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)進(jìn)而產(chǎn)生磁通。這個(gè)變化的磁通能產(chǎn)生感應(yīng)電壓，然后根據(jù)變化的電壓轉(zhuǎn)化為信號(hào)，讓人們直觀觀察到。

電力互感器由以下兩部分組成：一是完全閉合的鐵芯，二是纏繞的線組。一次線組的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于二次線組的數(shù)量，一次線組主要串聯(lián)在需要測(cè)量的線路中，而二次線組多以保護(hù)電路的功能出現(xiàn)。因?yàn)殡娏ジ衅鞯拇嬖谧屢淮蜗到y(tǒng)的電流由二次系統(tǒng)電流更替，然后提供給計(jì)量?jī)x，從而得出整個(gè)線路的具體情況。

三、電力互感器飽和誤差產(chǎn)生的原因及各類狀態(tài)的影響

電力互感器中的飽和問題是我們必須要面對(duì)的一個(gè)嚴(yán)峻的問題，這個(gè)問題處理不好將對(duì)計(jì)量表的精度將產(chǎn)生極大的影響。大家通常所說的電力互感器的誤差實(shí)際上指的是互感器中鐵芯的飽和狀態(tài)，上文我們提到的就是因?yàn)榈谝淮蔚碾娏髟谘b置的鐵芯中產(chǎn)生了變化的磁通，在鐵芯的另一邊才會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電壓。由于鐵芯中的磁通密度過大，超過了其飽和點(diǎn)所以會(huì)造成互感器的飽和狀態(tài)。鐵芯中磁通量的大小是由建立這個(gè)磁通的電流大小決定的，就是通常所說的勵(lì)磁電流的大小。當(dāng)勵(lì)磁電流過大時(shí)會(huì)導(dǎo)致磁芯的磁通變大，進(jìn)而達(dá)到飽和狀態(tài)，同時(shí)電力互感器的勵(lì)磁阻抗會(huì)進(jìn)一步的減小，導(dǎo)致勵(lì)磁電流進(jìn)一步加大，整個(gè)循環(huán)會(huì)越來越糟糕，得不到準(zhǔn)確的線路情況，所以會(huì)對(duì)計(jì)量表的精度產(chǎn)生很大影響。

電力互感器的飽和即裝置里鐵芯的飽和分為兩種情況：一種是穩(wěn)態(tài)飽和，一種是暫態(tài)飽和。穩(wěn)態(tài)飽和，指的是第一次電流因?yàn)槟撤N原因急劇增大時(shí)勵(lì)磁電流也會(huì)相應(yīng)地增大，裝置中鐵芯中的磁通量也會(huì)相應(yīng)地增加，接下來會(huì)進(jìn)入到一系列的惡性循環(huán)中。在一般的設(shè)備中，電力互感器的作用是將線路中的大電流變?yōu)樾‰娏?，同時(shí)保證變流比的精度，當(dāng)提供給電量計(jì)量表時(shí)能夠保證計(jì)量表的精準(zhǔn)度。眾所周知，計(jì)量表是有一定電流限度的，當(dāng)進(jìn)入惡性循環(huán)時(shí)，電流勢(shì)必變得非常大，超出設(shè)計(jì)的額定電流越大，計(jì)量表誤差也會(huì)相應(yīng)地變大。

電力互感器飽和狀態(tài)即暫態(tài)飽和，指整個(gè)設(shè)備突然處于癱瘓狀態(tài)，暫態(tài)的分量使整個(gè)電力互感器達(dá)到飽和狀態(tài)。無論什么設(shè)備，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)電量不會(huì)突然發(fā)生變化，這時(shí)候故障量會(huì)帶來或多或少的非周期分量。大家都知道這些非周期分量帶來的電流分量不能在電力互感器的一二次之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，顯而易見這些電流會(huì)匯聚到勵(lì)磁電流上邊。所以當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障而且有非常大的暫態(tài)分量時(shí)，會(huì)造成勵(lì)磁電流的突然增大，造成互感器飽和。在20%～120%的電流額度范圍內(nèi)時(shí)會(huì)保證計(jì)量表的精準(zhǔn)度，當(dāng)遇到超過上述范圍的電流時(shí)誤差將會(huì)變得非常大。

四、防止互感器飽和狀態(tài)保證計(jì)量表精準(zhǔn)度的方法

（一）限制短路電流

在整個(gè)的線路系統(tǒng)中，在計(jì)量表的上一級(jí)或者幾級(jí)采取分列運(yùn)行的方式來限制整個(gè)線路狀態(tài)的短路電流。當(dāng)分列運(yùn)行后整個(gè)系統(tǒng)可能供電的連續(xù)性有降低的趨勢(shì)，可以通過使用備用電源來解決這一問題。在整個(gè)的電路系統(tǒng)中還可以提前安裝好一系列串聯(lián)的電抗器來將短路電流限制住。

（二）電流互感器的二次負(fù)載必須減少

1.用功率小的繼電器進(jìn)行保護(hù)。一般常見的大型繼電器保護(hù)裝置的電流功率可達(dá)到80.5AV，如果選用小型的繼電器保護(hù)裝置在每個(gè)回路僅僅為0.4AV，顯而易見，我們應(yīng)該選擇能耗較小的繼電器保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)，防止出現(xiàn)互感器的飽和狀態(tài)來保證計(jì)量器的精準(zhǔn)度。

2.繼電器保護(hù)裝置距離互感器更近。將繼電器的保護(hù)裝置安裝到離互感器更近時(shí)，極大程度上縮短了二次電纜的長(zhǎng)度，大大減少了互感器的載荷，很大程度上避免了互感器出現(xiàn)飽和狀態(tài)。特別需要注意的是，當(dāng)繼電器距離互感器很近時(shí)，需要保護(hù)裝置具有超強(qiáng)的抵抗惡劣環(huán)境的能力和長(zhǎng)時(shí)間電磁抗干擾能力。

（三）有效地減小TA第二次的額定電流

電流的平方跟TA的消耗功率成正比關(guān)系，所以我們可以假設(shè)將二次額定電流從4A降到了1A，在其余情況不變下，顯而易見二次回路消耗會(huì)相應(yīng)地降低16倍，不會(huì)讓互感器輕易飽和。同時(shí)需要注意的情況是，當(dāng)二次電流減小后對(duì)繼電器這一保護(hù)裝置的靈敏度有了更高的要求，需要我們權(quán)衡第二條中與互感器的距離問題。

五、結(jié)語

經(jīng)過本文分析，我們了解了電力互感器的基本原理，更著重講述了電力互感器飽和現(xiàn)象發(fā)生的種種原因。在飽和現(xiàn)象的兩種狀態(tài)中，整個(gè)線路的電流問題成了影響計(jì)量表精準(zhǔn)度的最大因素，無論哪種情況都會(huì)導(dǎo)致線路中的電流變大，進(jìn)而提供給計(jì)量表的電流加大，當(dāng)超過計(jì)量表限定的電流范圍時(shí)就會(huì)使計(jì)量表的精準(zhǔn)度大打折扣。運(yùn)用到實(shí)際生活中會(huì)對(duì)人們的電量度量設(shè)備造成不小的影響，給人們帶來不小的損失。根據(jù)本文的分析研究，相信對(duì)這一情況有一定幫助，盡可能少的出現(xiàn)互感器的飽和狀態(tài)或者出現(xiàn)了能夠及時(shí)解決，保證計(jì)量表的精準(zhǔn)度。

（作者單位為國網(wǎng)陜西省電力公司商洛供電公司）

[作者簡(jiǎn)介：鄭瀟，女，河南洛陽人，本科，助理工程師，主要研究方向：營銷計(jì)量。]

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