電流互感器誤差對計量裝置的影響初探

劉文靜

摘要：隨著我國的經(jīng)濟(jì)在快速的發(fā)展，社會在不斷的進(jìn)步，電力系統(tǒng)已經(jīng)成為社會發(fā)展必不可缺的條件之一，是社會生產(chǎn)和生活中運用的最主要的動力來源之一。電力資源不僅與社會生產(chǎn)之間具有密不可分的關(guān)系，同時更與人民群眾的日常生活息息相關(guān)。而我國架設(shè)電網(wǎng)初期，并沒有考慮現(xiàn)今的發(fā)展?fàn)顩r，因此對電網(wǎng)預(yù)估不足，出現(xiàn)了許多問題。本文從電流互感器的工作原理入手，分析電流互感器產(chǎn)生誤差的原因，并據(jù)此分析誤差對計量裝置產(chǎn)生的影響，指出電流低壓感應(yīng)器對減小電能計量誤差的方法，保證電網(wǎng)的平穩(wěn)運行。

關(guān)鍵詞：電流互感器;誤差;計量裝置;誤差計量

引言

電流互感器是計量系統(tǒng)的電流變換元件，負(fù)責(zé)將高壓交流電路中的大電流變換為小電流，以保護(hù)工作人員的人身安全，以及提供標(biāo)準(zhǔn)化信號，是系統(tǒng)的重要組成部分。其準(zhǔn)確度直接影響計量裝置的測量精度。因此，研究電流互感器的誤差及探索減小其誤差的一些措施具有重要意義。

1電流互感器的工作原理

變壓器的基本運行主要在電流互感器的應(yīng)用上，在這部分工作中，應(yīng)注重調(diào)節(jié)變壓器的二次短路，在這個過程中的電路和一次繞組被串聯(lián)，進(jìn)行電路測試。在電能表的整體組成中，電能表自身存在的電阻實際上是非常小的，這也就說明交互感應(yīng)器所起的作用就是一個變壓器的調(diào)節(jié)。通過一定密度的范圍來進(jìn)行電阻量的調(diào)節(jié)，而這個數(shù)值一般在0.08～0.1T，在數(shù)值接近磁安匝數(shù)時，I1N1表示一次安匝數(shù)，如圖1。這就詳細(xì)介紹了電流互感器相對應(yīng)的相量圖，在圖中心表現(xiàn)出來的是10N1建立的磁通，U2表現(xiàn)出來的就是二次感應(yīng)電壓，這兩次回路中的電流就可以用公式來表示為I1N1+I2N2=I0N1。

圖1電流互感器的相量圖

2電流互感器產(chǎn)生誤差的原因

2.1勵磁電流要素

勵磁電流是導(dǎo)致電流互感器出現(xiàn)問題的最主要原因，由于出現(xiàn)勵磁電流，就有可能導(dǎo)致電流互感器中讀出的實際電流與額定電流之間存在差值。想要消除這一誤差，最根本的要素就是消除勵磁電流導(dǎo)致的影響。電流互感器在進(jìn)行電流測試時，原邊側(cè)的電流越大、超過額定電流越多，就越有可能導(dǎo)致頻率誤差的增加。以我國目前的技術(shù)水平而言，這種做法的可能性較低，不具備太強(qiáng)的操作性，因此只能盡可能地降低勵磁電流產(chǎn)生的影響。

2.2材料和制造工藝相關(guān)參數(shù)的影響

1）結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響結(jié)構(gòu)參數(shù)L/N22S與誤差成正比，結(jié)構(gòu)參數(shù)值越大，誤差越大。結(jié)構(gòu)參數(shù)中鐵芯的截面積S、平均磁路長度L和二次繞組N2的數(shù)量與電流互感器的幾何尺寸有關(guān)，并且這些參數(shù)相互影響。增加S，會減少磁通密度，減小勵磁電流，從而減小誤差，但也減少了N2，且導(dǎo)致L的增加;而增加N2，會增大阻抗Z2、鐵芯窗口及L。只有將L/N22S值減小到最小，才能將誤差控制到誤差限值范圍內(nèi)。2）鐵芯磁導(dǎo)率的影響鐵芯磁導(dǎo)率μ與誤差成反比，鐵芯的磁導(dǎo)率越高，誤差越小。芯材要選用高磁導(dǎo)率材料，如超微晶體，坡莫合金等新材料。在保持磁通密度不變的同時，選擇合適的安匝數(shù)還可以改善電流互感器誤差。

2.3電表選擇不合理

電能表在日常生活中所起到的作用主要在于保證用戶大量電流的負(fù)荷量和變化過程中所產(chǎn)生的壓力和誤差幅度。在這種情況下，電流互感器如果長期受到負(fù)荷值的影響，就會導(dǎo)致電表產(chǎn)生較大的誤差。而電能能夠發(fā)生如此大的誤差，就應(yīng)對電能表在實際運行時進(jìn)行負(fù)荷點的檢測，只有這樣才能計算出誤差。另外，電能表與實際進(jìn)行測量的電能數(shù)值在比對時應(yīng)盡量保證平衡，各項參數(shù)有不一致的情況發(fā)生時，電能表就會產(chǎn)生一定的誤差值，這種誤差值被稱為三相不平衡。這種不平衡的現(xiàn)象就會使中性電能點上產(chǎn)生少量電流，這樣產(chǎn)生的較少附加誤差值在電子電能表上看，就主要采用采樣器和電流采樣器來減少這種附加誤差。

3電流低壓感應(yīng)器對減小電能計量誤差的方法

3.1電流互感器的選擇

由于勵磁電流是導(dǎo)致電流互感器出現(xiàn)誤差的最主要原因，因此為降低電能計量誤差，降低勵磁電流是最直接，也是最根本的方式。降低勵磁電流的直接方式是改變電流互感器的選擇，在制作電流互感器時就改變材料。例如在制作鐵芯時使用高導(dǎo)磁率材料、增大鐵心的橫截面。在制作繞組時增加線圈的匝數(shù)，縮短磁路的長度。另外，也可以采用選擇性測試，通過進(jìn)行反復(fù)測試，來保證將影響降低到最低限度。另外，也能夠通過增加外界電阻的方式，來保證電能計量數(shù)值的準(zhǔn)確程度。

3.2優(yōu)化運行條件，調(diào)整運行參數(shù)，減小因現(xiàn)場參數(shù)影響帶來的誤差

當(dāng)電流互感器已出廠時，其內(nèi)部參數(shù)是固定的。則電流互感器的誤差主要受二次負(fù)載、電流頻率等現(xiàn)場參數(shù)的影響。1）限制二次負(fù)載通常情況下，二次負(fù)載控制在（25%～100%）Z，額定電流控制在（30%～60%）I，能使誤差減到最小，達(dá)到最佳工作狀態(tài)。另一種常見方法是使用較粗的連接線或串聯(lián)連接同規(guī)格電流互感器的次級繞組以減小次級負(fù)載阻抗值以減小誤差。2）合理選擇電流互感器的容量酌情選用更大容量的電流互感器。綜合考慮次級負(fù)載、外接導(dǎo)線電阻、電表阻抗的影響來選擇容量。3）誤差補(bǔ)償結(jié)合運行環(huán)境，電流互感器可補(bǔ)償誤差，常用的有二次繞組分?jǐn)?shù)補(bǔ)償、二次側(cè)電容分路補(bǔ)償?shù)取?/p>

3.3電流和二次負(fù)荷

通常情況下，電流互感器在有電流通過時，進(jìn)行第一次電流流通測試應(yīng)在額定電流范圍內(nèi)進(jìn)行，在正常的工作過程中，電流的額定負(fù)荷電流量應(yīng)保證在60%～30%。如果不能很好地保證這個區(qū)間范圍內(nèi)的電流流量，那么就應(yīng)采取高熱的、穩(wěn)定的電流互感器，這種方式會比變頻電流互感器中的電流少，那么為了電能表的計量精準(zhǔn)，選擇電流互感器在電流的額定數(shù)值上，就應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)且具有較強(qiáng)的科學(xué)合理性，使電流互感器時刻都處在一個最佳的工作狀態(tài)，以此來最大限度地減少電能的計量誤差。

3.4調(diào)整互感器誤差

最后，也需要使用合適的電表，隨時調(diào)整電流互感器中存在的誤差。基本上，計量裝置中出現(xiàn)的誤差，實質(zhì)上體現(xiàn)的仍然是電流互感器中產(chǎn)生的誤差，以及電能表本身就具有的誤差。為了將這兩點進(jìn)行統(tǒng)一整合，消除誤差，需要工作人員在電流互感器的實際使用過程中，進(jìn)行合理有效的誤差補(bǔ)償，以此來降低其中存在的誤差。另外，也能夠通過調(diào)整使用的測量道具，采用不同的互感器進(jìn)行合成，例如使用電壓互感器，通過多方法測量的手段來降低誤差數(shù)值，提高測量的最終精確度。

結(jié)語

綜上所述，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，對電力資源的控制和維護(hù)，是保障社會平穩(wěn)發(fā)展的一個重要的環(huán)節(jié)。為促成電力資源的平穩(wěn)提供，需要對電力輸送的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行深入的研究，避免因電流互感器的誤差導(dǎo)致對計量裝置產(chǎn)生影響。本文從電流互感器的工作原理入手，分析電流互感器產(chǎn)生誤差的原因，指出由于勵磁電流要素、互感器剩磁和電表選擇失當(dāng)?shù)仍蛟斐闪穗娏骰ジ衅髡`差，并據(jù)此分析誤差對計量裝置產(chǎn)生的影響，指出通過電流互感器的選擇和二次負(fù)荷，構(gòu)建電流低壓感應(yīng)器對減小電能計量誤差的方法保證電網(wǎng)的平穩(wěn)運行。

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