互感器误差现场检测及其影响因素分析

徐敏锐

（江苏省电力公司电力科学研究院，江苏南京 211103）

随着厂网分开以及电力市场的逐步形成和完善，关口电能计量的准确可靠和公平公正涉及到经济利益和社会效益，成为厂网等多方共同关注的问题。电能计量用电流、电压互感器是关口电能计量装置的关键组成部分，其计量的准确与否直接影响到电能计量的准确性。根据JJG 1021—2007《电力互感器》规程[1]、DL/T 448—2000《电能计量装置技术管理规程》的要求[2]，要现场对变电站、电厂以及大用户的110 kV，220 kV和500 kV关口计量用电流、电压互感器计量误差（比差、角差）进行首次检测、后续周期检测和使用中的检测。

1 检测条件

（1）环境条件。环境气温-25～55℃，相对湿度不大于95%。环境电磁场干扰引起标准器的误差变化不大于被检互感器基本误差限值的1/20。检测接线引起被检互感器误差的变化不大于被检互感器基本误差限值的1/10。

（2）标准电流、电压互感器条件。额定变比应和被检互感器相同，准确度等级至少比被检互感器高两个等级，误差不大于被检互感器基本误差限值的1/5；变差应不大于它的基本误差限值的1/5。

（3）电流、电压负荷箱条件。在额定频率和额定电流、电压的80%～120%范围内，其有功和无功分量相对误差均不超过±6%，残余无功分量不超过额定负荷的±6%。

（4）误差测量装置条件。比值差和相位差示值分辨率应不低于0.001%和0.01′。引起的测量误差，应不大于被检互感器基本误差限值的1/10。

2 电流互感器误差现场检测

2.1 电流互感器现场检测线路

使用标准电流互感器检测线路如图1所示。该方法为传统的检测方法，检测准确度高，但检测设备数量多、体积大，设备接线工作量大。检测中，禁止电流互感器二次侧开路，除计量绕组外的其他二次绕组端子用导线短路并接地。

在现场电磁干扰很小的情况下，可以使用“低压外推法”检测方法[3]，其检测原理接线如图2所示。该方法只需一台便携式“低压外推法”检测设备，现场接线简单，便于操作。

2.2 被检电流互感器一次电流导线连接

（1）尽量减小一次回路连线的长度。必要时，应采取措施将标准电流互感器和升流器置于被测电流互感器最小距离范围内。

（2）接被测电流互感器一次导线时，应首先检查被接互感器一次导体是否存在氧化或存在污垢等现象，如果被接导体氧化或存在污垢，应用砂纸或其他工具清洁后再连接。当采用线夹和端子板连接被测电流互感器一次线时，应尽量保持较大的接触面，严禁点接触。

（3）独立式电流互感器一次接线端在两侧，注意其一次连接方式（多变比时，一次串、并联）。

（4）封闭式组合开关设备（GIS）的被检电流互感器一次回路接线，可以利用被测电流互感器两侧的接地刀闸和被测互感器形成一次检测回路，如图3所示。检测时闭合两侧的接地刀闸，把一端刀闸的接地线拆除，作为一次电流极性端子，把另一端刀闸接地点作为另一个电流端子。另外，如果此一次检测回路通过开关（断路器）形成闭合回路，检测时开关要处于闭合状态；如果开关两侧接地刀闸都在封闭式组合开关设备内，接地刀闸无法接地，则可以通过在母线上加检测套管，从而形成一次检测回路。

3 电压互感器误差现场检测

3.1 电压互感器现场检测线路

电压互感器现场检测中，通常使用标准电压互感器的比较法线路，标准电压互感器具有性能稳定、抗干扰能力强、绝缘性能好，运行安全等优点。110 kV及220 kV电磁式电压互感器一般用试验变压器直接施加检测电压，其接线如图4所示。

110 kV及220 kV电容式电压互感器（CVT）也可以使用试验变压器直接升压，并采用补偿电抗器对CVT的电容值进行有效补偿，检测接线如图5所示，主要由试验变压器、补偿电抗器、标准电压互感器、调压器以及互感器校验仪等组成。

500 kV CVT由于检测电压高，无法用试验变压器直接升压，可以用串联谐振升压装置施加检测电压[4]，接线如图6所示，该串联谐振升压装置主要由励磁变压器、谐振电抗器、标准电压互感器、均压环以及互感器校验仪等组成。在CVT现场校测中，选用市电的工频电源，且CVT的电容量又是相对固定值，所以采用通过调节谐振电抗器铁心的气隙从而调节其电感量的方式来达到谐振。

3.2 电压互感器现场检测接线

检测接线宜按高压回路、检测回路和电源回路分别连接和检查。如果电压互感器的二次引线已连接到端子箱，可以在端子箱侧进行检测接线。如果电压互感器接线盒到二次端子箱之间的引线发生异常，应以在接线盒侧接线得到的检测结果为准。接线时注意检测回路要完成全部连线后再一点接地。

在接线盒侧接线时需要解开计量绕组1a、1n端子和保护绕组2a端子，换接配用的二次引线，再解开剩余绕组的da端子。如果在端子箱操作，则改为在上述标志的连接端子上接线，接线时电压互感器二次严禁短路。

封闭式组合开关设备（GIS）的电磁式电压互感器一次回路接线可以从进线侧加压，也可以从主变侧（解开与变压器的连接）加压，加压接线如图7所示。另外，如果进线通过入地套管接入，主变侧为封闭的绝缘套管接线，则可以通过在母线上加检测套管，从而形成检测回路。

4 互感器现场检测误差主要影响因素分析

4.1 环境电场对互感器误差的影响

电磁式电流、电压互感器由于回路阻抗低，环境电场在回路中感应产生的电流、电压非常小，环境电场基本上不会影响到电磁式互感器的误差。

电容式电压互感器的耦合电容器没有电场屏蔽，变电站的带电部件与耦合电容器电极通过空间电场可以形成杂散电容，会流过电容电流。不带电的金属构件与耦合电容器也会形成接地电容，流过电容电流。检测表明，三相一组的CVT即使用同一型号规格的产品，由于安装在不同位置，检测时也会得到不同的误差值，原因就是周边物体与3台互感器有不同的电容耦合，产生不同的干扰所致。这种干扰与CVT的主电容量有关，目前的产品标准是110 kV互感器主电容量0.02 μF，220 kV互感器主电容量0.01 μF，330 kV和500 kV互感器主电容量0.005 μF，因此空间杂散电容对它们的干扰程度有很大不同，对0.005 μF的干扰明显大于对0.02 μF的干扰，由于杂散电容在10 pF以下，因此干扰量一般不超过0.1%。

4.2 铁心剩磁对电流互感器误差影响

根据铁磁物质的磁化理论，铁心磁化过程是磁畴取向的过程，当外部磁场取消后，磁畴并不能回到完全的无序状态，使得平均磁化强度不能降为零。磁畴取向后要使它转向需要输入能量，或者说它有记忆效应，这种现象称为磁滞效应。对于结构均匀的晶体，磁滞现象只在施加外界磁场时发生，当外界磁场消失后，晶格的热运动会使磁畴很快达到无序状态，不存在剩磁。但实际加工得到的晶体总是不均匀的，在内部应力作用下，部分磁畴可以沿应力取向，如果外部磁场的作用力不能超过内部应力，这部分磁畴将不随外部磁场翻转，这时就有剩磁产生。一般来说，剩磁小的硅钢片，磁畴取向能小，磁导率高，质量好；剩磁大的硅钢片，磁畴取向能大，磁导率低，质量不好。

在现场误差检测中，发现有的电流互感器剩磁影响达到0.4%。因此剩磁是电流互感器一个不容忽视的问题。在剩磁状态下，电流互感器的误差变化可正可负。对于标准硅钢片和铁镍合金试样，弱剩磁多半使互感器误差往正方向变化，强剩磁必然使互感器误差向负方向变化。运行中的电流互感器出现强剩磁的一种可能是一次电流中有直流分量，直流分量一般是由于用电设备的非线性引起的，特别是使用直流的设备和可控硅设备。所以电气化铁路、电镀厂、炼钢厂、铝厂等用户的电网中一次电流可能会存在比较大的直流分量。可通过先对电流互感器退磁，再检测其误差。

4.3 电流导体对互感器误差的影响

电流导体可以在邻近的电流互感器和电压互感器铁心上产生磁场。现场互感器准确度等级最高只有0.1级，大多数铁磁材料在运行磁密下（0.01～1.5 T）的磁导率变化陡度并不是很大，磁密略有变化对误差不会产生实质性影响。因此只要外磁场对铁心内磁场的扰动不明显，例如使铁心磁路两侧磁通的变化只有10%，互感器的误差可认为基本不变。但是如果外磁场使铁心磁路两侧磁通差别超过30%，则误差的变化就会明显。特别是如果一侧磁通增加到接近饱和磁密状态，误差就会失去控制，甚至使互感器绕组过热损坏。

4.4 二次负荷对互感器误差的影响

不管是电流互感器还是电压互感器，或者电容式电压互感器，误差都与实际二次负荷有关。制造厂在设计互感器时，为了达到节省材料的目的，都会把额定负荷下的比值误差调校到负值，把1/4额定负荷下的比值误差调校到正值。在选择互感器参数时，要使其额定二次负荷大于实际的二次负荷，额定负荷的1/4又能小于实际二次负荷。二十年前，互感器的二次回路负荷是电工式仪表，每台仪表的负荷不小于5 V·A，总负荷达到数10 V·A。因此互感器的额定二次容量一般设计达到30～150 V·A。过去十年中，大量的电子仪表和数字仪表代替了电工式仪表，这些仪表的负荷都很小，多数不到1V·A，这样就产生了互感器实际二次负荷小于传统的下限负荷的现象，因此互感器实际二次负荷运行点附近误差趋向正方向变化。

根据互感器误差实际检测记录看，互感器从满载到下限负载误差呈正方向变化趋势，到达1/4额定负载点时已普遍呈正向趋势，到达下限负载点，已出现大量互感器误差超差的情况。

5 现场安全措施的注意事项

（1）现场检测工作必须执行工作票制度，工作负责人办好工作票后，应前往工作地点，核实工作票各项检测内容，并向全体检测人员详细说明在检测现场应注意的安全注意事项。

（2）互感器一次、二次回路与系统隔离，电压互感器二次严禁短路，电流互感器二次严禁开路。

（3）进入检定现场，必须戴安全帽，穿绝缘鞋；登高作业时，应佩戴安全带，并做好防止互感器瓷件损坏的安全措施。

（4）电压互感器检定现场应装设遮拦或围栏，悬挂“止步，高压危险！”标示牌。检定过程应有专人监护并呼唱，严禁非检定人员进入检定场地，当出现异常情况时，应立即停止测试，查明原因后，方可继续测试。

（5）根据带电设备的电压等级，检定人员和检定设备与带电设备之间应有足够的安全距离。

（6）在现场检修电源箱接电源线时，要一人接线，一人监督，接好电源线后要悬挂禁止操作电源开关的标示牌；检定装置的电源开关，应使用具有明显断开点的双极刀闸，并具有可靠的过载保护装置。

（7）检定设备的金属外壳应可靠接地，接线应牢固可靠，变更接线或测试结束时，应首先将加压设备的调压器回0，然后断开电源侧刀闸，并在被检互感器和加压设备的输出端用专用接地棒接地放电。

6 检测结果的处理

按照JJG 1021—2007《电力互感器》规程得到的被测互感器在全部检测点的误差，如果不超出规程基本误差限值，则认为误差合格。若得到的被检互感器在一个或多个检测点的误差，在考虑现场各种影响因素后，如果超出规程基本误差限值，则认为误差不合格。误差不合格的互感器允许在规程中的参比条件下，进行复检，最后根据复检结果作出合格或不合格结论。

7 结束语

互感器误差现场检测要在符合检测条件的情况下，针对不同的类型、不同的电压等级的互感器检测内容，采用不同的检测方案，需要分析各种影响因素对误差的影响，以保证互感器的检测准确可靠，公正公平。

（1）电流互感器误差现场检测优先采用准确度高的“标准电流互感器的比较法”方案。

（2）110 kV，220 kV电压互感器现场检测采用试验变压器直接升压，根据电容式电压互感器的电容量来确定补偿电抗器的电感值。

（3）500 kV电压互感器采用串联谐振升压装置施加检测电压，根据被测互感器的电容量，确定谐振电抗器的电感值，再调节谐振电抗器铁心的气隙来达到谐振条件。检测结束时，要对被测互感器和升压设备的输出端用专用接地棒接地放电。

（4）GIS中的电流、电压互感器要根据现场情况确定一次电流、一次电压的施加方案，并对隔离刀闸、接地刀闸、开关等进行相应操作。

（5）电流互感器检测误差异常时，要考虑铁心剩磁的影响，需对其先退磁，然后再进行误差检测。

（6）对于因额定二次负荷高配而超差的互感器，要更换为配置合适的互感器。

（7）在环境电场干扰很强的情况下，互感器误差异常时，要在规定的参比条件下进行误差复检。

[1]JJG 1021—2007，电力互感[S].

[2]DL/T448—2000，电能计量装置技术管理规程[S].

[3]侯 静，杨 峻，黎江峰.低压测试法及其在特殊互感器测试中的应用[J].青海电力，2009，28(1)：13-16.

[4]焦赞辉，郭 林.串联补偿及并联补偿试验方法[J].宁夏电力，2001（4）：10-12.