电流互感器现场检定常见问题分析

马骏骁，刘桂铭

（1.国网吉林省电力有限公司 长春供电公司，吉林 长春 130041；2.国网吉林省电力有限公司 延边供电公司，吉林 延吉 133000）

0 引言

依据互感器检定规程JJG313－2010《测量用电流互感器》和JJG1021－2007《电力互感器》的相关规定，现场电流互感器的检定采用比较测差法［1－2］，需要测试被检电流互感器在1%～120%额定电流及额定负荷和下限负荷下的误差。电流互感器的现场检定需要大电流电源、同电流比的标准电流互感器、电流负荷箱、互感器校验仪以及一次导线、二次导线等仪器设备。现场电流互感器的检定不同于实验室检定，由于受到现场检测环境、空间距离、作业条件等因素的影响，导致误差检测的不确定性大大增加，所以有必要分析电流互感器在现场检定中存在的问题以及产生这些问题的原因，以制定解决这些问题的措施。

1 电流互感器检定原理及检定系统组成

1.1 电流互感器检定原理

电流互感器检定采用比较测差法，检定时用一台同电流比的标准电流互感器与被检电流互感器进行比较，由升流器供给标准电流互感器和被检电流互感器相同的一次电流，标准互感器和被检电流互感器的二次电流输入互感器校验仪，测得被检电流互感器相对于标准电流互感器的比值差和相位差。电流互感器误差检定线路如图1所示。

被检电流互感器的误差为：

图1 电流互感器误差检定线路

标准电流互感器比被检电流互感器高两个级别时，被检电流互感器的比值差fx（%）和相位差δx（′）分别按下式计算：

其中：fp为电流上升时所测得的比值差读数（对于0.2级及以下等级）；δp为电流上升时所测得的相位差读数（对于0.2级及以下等级）。

1.2 电流互感器检定系统的组成

电流互感器检定系统由标准电流互感器、互感器校验仪、电流负荷箱等标准器及测试电源（包括调压器和升流器）和一次大电流导线、二次测试导线组成。

标准电流互感器与被检电流互感器电流比相同，其准确等级一般要比被检电流互感器高两个级别，对于0.2级及以下的被检电流互感器，标准器的准确等级至少为0.05级或0.05s级，经检定合格。互感器校验仪又称误差测量装置，用于测量并显示被检电流互感器的比值差、相位差及电流百分数，其准确等级一般为2级，经检定合格。电流负荷箱模拟被检电流互感器的二次负荷，其准确度一般为±3%。升流器提供标准器和被检电流互感器一次回路电流，其容量一般为5kVA～10kVA。调压器调节误差测试过程中所需的测试点，其容量应大于等于升流器容量。

2 现场电流互感器检定中常见的问题

2.1 被检电流互感器的误差超过规定的误差限值

电流互感器的准确等级规定了该互感器的误差限值范围，其误差在限值范围即为合格，超出其误差限值范围即为不合格。对于已投运或待投运的互感器，其出厂检定应合格。如果在现场检定中测试结果为不合格，则应具体分析导致该互感器不合格的原因，不应轻易下结论。

2.2 检定中一次电流达不到额定值

互感器检定规程规定了电流互感器误差检定需在1%～120%额定电流下完成，在现场检定中经常出现由于一次电流升不到规定值而不能完成被检电流互感器全电流测试的情况。

3 被检电流互感器误差超出其限值范围的原因分析

影响电流互感器误差的因素分内在因素和外在因素［3］，由互感器自身的材料及性能产生的影响主要有通过电流、绕组匝数、平均磁路长、铁芯截面、铁芯材料等因素，外在影响主要有二次负荷的影响和剩磁影响。由于被检电流互感器一旦制造成功，其内在的铁芯材料及参数就已确定，不会在现场检定时发生改变，故本文主要考虑其外在因素，即二次负荷的影响和剩磁的影响。

3.1 二次负荷对误差的影响及解决措施

电流互感器的二次负荷与误差成正比，负荷越大，其误差也就越大。互感器的二次负荷包含电流负荷箱以及连接导线电阻和连接点的接触电阻等所有二次外接负荷的全部电阻。由图1可知，被检电流互感器的二次负荷为ZB以及K1到S1和S2到校验仪接线端子连接导线的负荷阻抗，一般电流负荷箱的外接电阻为0.06Ω，即要求连接导线电阻和连接点接触电阻的总和为0.06Ω。在现场测试时，由于被检电流互感器的安装方式不同导致测试器设备与被检互感器的距离不确定，因此被检互感器与测试仪器设备的导线长短不固定，也即外接电阻不固定，外接导线电阻往往会超过0.06Ω，从而加大被检互感器的二次负荷，导致互感器超出其误差范围。

要确定被检电流互感器的二次负荷外接电阻是否在规定范围内，首先应测量其外接导线电阻，在图1中，将TX的S1和S2端子短接（短路电阻可忽略），用校验仪测阻抗功能测得回路总电阻再减去电流负荷箱的额定负荷即为导线电阻，如果确实超过0.06Ω，可采用加粗导线、减少长度等办法使其达到0.06Ω，从而排除二次负荷的因素。

3.2 剩磁对误差的影响及解决措施

电流互感器如果在大电流下切断电源或运行时二次开路，互感器的铁芯就可能产生剩磁，使铁芯磁导率下降，影响互感器的误差。现场电流互感器在检定时应在停电情况下进行，必然要从大电流下过渡到不带电状态，从而使电流互感器产生剩磁。

针对电流互感器产生剩磁的情况，可以采用退磁的办法对互感器进行退磁，以消除剩磁对误差的影响。退磁线路如图2所示。

图2 退磁线路

按图2接线图进行接线，退磁时将被检电流互感器TX二次绕组开路，往一次绕组通入10%～15%额定一次电流；然后平稳缓慢地将电流降到零，重复多次即可。

4 检定系统一次电流达不到额定值

电流互感器检定时需在1%～120%额定电流下完成，若一次电流达不到额定值，则检定不够完整。检定系统的一次电流能否达到额定值与检定系统一次回路和二次回路有关。

4.1 一次回路对大电流的影响及解决措施

互感器检定时一次回路电流由升流器提供，一次电流能否达到额定值与升流器的输出容量、输出电流和输出电压相关［4］，其关系式如下：

其中：S为升流器输出容量，VA；U1为升流器输出电压，V；I1为升流器输出电流，即一次回路电流，A。

而

其中：Z1为一次回路总阻抗，Ω；R1为大电流连接导线电阻，Ω；X1为回路感抗，Ω；L为连接导线长度，m；A为连接导线截面，mm2。

升流器本质上是一台变压器，即输入电压一定时，其输出电压为定值，由公式（5）知，当U1一定时，I1和Z1成反比，也就是说如果一次回路电流要大于额定值，则一次回路总阻抗须小于Z1。现场检定电流互感器时，由于现场的空间距离、被检互感器不同的安装方式以及测试仪器设备受作业条件的影响，会导致一次大电流导线加长才能连接形成回路，这时会加大一次回路总阻抗Z1，导致一次电流不能升到额定值。另外在选择升流器的输出电流时，应选择最接近额定一次电流的档位，如5kVA升流器，其输出有1V、5 000A档和2V、2 500A档，如额定一次电流为2 500A，选择1V、5 000V档反而不能达到额定值，这是因为输出电流与输出电压有关，如果回路一次电压降超过2 V，而1V、5 000V档最多只能输出1V，升流器不能满负荷工作。由式（5）可知，Z1一定，U1减小，则I1减小。

根据以上所述，如果在现场检定时一次电流达不到规定值，可采取以下措施：①尽量减小大电流导线长度，以减小导线电阻R1；②加粗导线，也即加大导线的截面积，以减小导线电阻R1；③尽量减小一次回路所包围的空间，以减小回路感抗X1，因感抗与回路所包围的空间截面成正比；④通过升流器的串联加大升流器的输出电压U1；⑤正确使用升流器，使升流器工作在额定负荷状态。

4.2 二次回路的影响及解决措施

由图1可知，检定被检电流互感器TX时，与TX共用一次回路的其他互感器的二次绕组需短接，如果有一组没有短接，则互感器相当于二次负荷无穷大，还会产生高压，同样会导致一次升流困难。此外，现场检定电流互感器时，不测的其他绕组必须可靠短接。

5 结论

现场检定电流互感器时，经常会遇到被检互感器误差超出其误差限值和一次升流困难的问题，只要能排除外部因素对互感器误差的影响，配置合适的导线，正确使用升流器，则现场检定工作就能够正确完成。

［1］国家高电压计量站，天津电力科学研究院，江苏省计量科学研究院，等.JJG313－2010测量用电流互感器［S］.北京：中国标准出版社，2010：1－26.

［2］国家高电压计量站，浙江省质量技术监督检验研究院，中国计量科学研究院，等.JJG1021－2007电力互感器［S］.北京：中国标准出版社，2007：1－33.

［3］赵修民.电流互感器与电流比例标准［M］.北京：中国电力出版社，2014.

［4］赵屹涛，赵修民.升压升流器与负荷箱［M］.北京：中国水利水电出版社，2005.