计量用电流互感器测试与评价

曾强

（湖南省计量检测研究院 湖南长沙 410014）

计量用电流互感器测试与评价

曾强

（湖南省计量检测研究院 湖南长沙 410014）

在电能计量装置中，计量用电流互感器是十分重要的组成部分，而电流互感器的比差和角差会对检测精度产生一定的影响，如果参数出现差异，则会导致电流互感器损耗增加，从而出现较大的电能计量误差。对此，本文首先介绍了电流互感器工作原理，然后对电流互感器的误差产生原因进行了分析，并具体探究了计量用电流互感器的测试办法。

电流互感器；误差；测试

1 引言

现如今，我国智能电网发展迅速，对于电能计量设备的运行质量要求越来越高。因此，如何采取有效措施提升电能计量的准确性，降低测量误差已经成为电能计量工作的重点。

2 电流互感器工作原理

我国标准体系与IEC标准体系基本一致，电力系统中的绝大部分标准和IEC标准中对应的标准号都是等效的，IEC60044是IEC标准中对暂态级电磁式电流互感器的约束与要求，对应国家标准GB16847，在IEC60044中定义的暂态级保护用电流互感器准确等级有TPX、TPY、TPS和TPZ四种，在我国电力系统500kV线路中安装的暂态级保护用电流互感器基本都是TPY级。另外，在我国500kV线路中，TPY级电流互感器是强制要求安装的。

所有电磁式电流互感器的原理完全一样，其区别在于保护用电流互感器强调的是承受短路电流的能力，而计量用电流互感器强调的是传递电流的误差大小。电磁式电流互感器的结构如图1所示，二次绕组和一次绕组都绕在同一个闭合的铁芯上，一次绕组一般为一匝或数匝，一次绕组的匝数远小于二次绕组的匝数，其匝数比一般情况下等于电流之比。

图1 电流互感器的原理图

3 电流互感器误差的产生原因

对于电磁式电流互感器，造成其二次电流Is产生误差的主要原因是铁芯励磁损耗电流的存在，铁芯励磁损耗主要是由铁损和磁滞损耗所构成。影响电流互感器损耗的因素主要包括铁芯磁感应强度B和磁感应强度的频率f，而它们所对应的就是电流互感器二次绕组的电动势Es。

当确定好励磁电动势Es的数值以及频率后，就能够确定互感器的励磁损耗电流If。B无法无限制增大，由于其受制于材料磁导率u的限制，因此当达到一定的数值后，就无法继续增加，当频率f一定时，励磁电动势Es的数值也就会达到最大值。因此电流互感器二次侧的端电压Vs无法超过最大励磁电动势Es的限制值。

4 计量用电流互感器测试

4.1 电流互感器的测试项目

在计量用电流互感器中，最为重要的参数是比差和角差，在对计量用电流互感器进行检测和试验时，需要对以下指标进行测试：

（1）额定负荷和下限负荷下电流互感器在国家标准规定处的电流比差与角差。

（2）电流互感器实际连接的二次回路负荷。

（3）电流互感器的极性。

（4）电流互感器铭牌的仪器安保系数Fs校核。

其中，对于电流互感器二次回路负荷的校验至关重要，因为电流互感器的比差和角差跟所连接负荷值有很大的关联，因此必须保证电流互感器实际连接的二次回路负荷值在铭牌标识的范围内。

校核计量用电流互感器的极性是为了确保接入功率表的电流互感器二次侧信号能够准确反应系统功率输送的方向，因此，必须保证电流互感器的极性标识正确。

计量用电流互感器存在一个叫仪器安保系数Fs的参数，其含义是互感器实际输出电压不会超过Fs×Vsr，其中，Vsr指的是电流互感器二次端电压的额定值，即电流互感器连接额定负荷，且通过额定电流时，二次端子上的电压有效值。在进行二次系统设计时，需要考虑接入仪表的最大耐受电压大小，避免当计量用电流互感器发生开路时，会对连接仪表造成损坏，这个最大耐受电压会超过Fs×Vsr，当计量用电流互感器处于开路状态时，其最大输出电压肯定小于Fs×Vsr，其中，Fs指的是电流互感器上铭牌的标识值，在进行实际测试时，必须保证计量用电流互感器的仪器安保系数低于铭牌标识的Fs值。

4.2 测试仪器选择

①互感器校验装置，需要的设备包括升流器，标准电流互感器，负载箱和校验仪。②二次负荷测试仪。③极性测试仪。在计量用电流互感器测试中，通过上述仪器，可以对电流互感器比差角差进行校核，同时还可以对二次回路阻抗进行测量。

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但是，这些仪器设备并不能对电流互感器的仪器安保系数进行校核，而且在实际应用中，还会暴露出以下缺陷：

（1）对于一次额定电流较大的电流互感器，所需的设备将会非常重且体积庞大，可能需要1卡车的设备才能完成电流互感器的校验。这使得现场校验工作变得非常困难。

（2）传统的互感器校验装置适用范围非常有限，对于一次电流较低和一次电流较高的互感器不能同时适用，因此需要配多套标准互感器和升流装置，这使得校准装置变得更加复杂且不便于运输。

（3）互感器校验装置不能对二次回路的阻抗进行校核，互感器极性和仪器安保系数，需额外配置专用仪器来进行测量而基于电压法测量电流互感器误差的仪器设备则不会遇到上述问题，所有的参数信息只需要进行一次接线即可获得，而且测量所得的比差典型误差在0.02%以内，角差仅仅为2min，完全可以用来对0.25以上的互感器进行现场校准。

4.3 一次负荷测试

在测试开始前，根据电流互感器额定误差测量接线方式连接好各条线路，不检的二次绕组短接。对于电流互感器误差测量，应该在退磁后进行，在测量过程中，首先应该缓慢调节调压器，将电流上升至额定电流的20%，在此过程中，需要紧密观察电流互感器校验仪的显示值是否出现误差，如果误差显示正常，则可以根据电流互感器基本误差测量点，从最大测量点或者最小测量点位置，开始逐渐升高电流，并且读取被检电流互感器额定负荷和1/4额定负荷下误差测量数据。

根据电流互感器实负荷误差测量接线形式连接好各条电路，不检的二次绕组短接。电流互感器实负荷误差测量应该在额定负荷误差测量后开始进行。在测量工作开始前，首先需要检查电流互感器计量二次绕组所接二次电流计量回路在联合接线盒、端子箱、计量表计接线端以及计量屏方面是否连接牢固，确认无误后，即可在电流互感器计量二次绕组正常接线状态下，打开计量二次绕组S1接线，计量二次绕组S1接线端子与标准电流互感器的Kl短接后接电流互感器校验仪的K端钮，打开的二次计量回路S1’接线接电流互感器校验仪的TX端钮，标准电流互感器的K2接电流互感器校验仪的TO端钮。接好一、二次试验接线后，再按照电流互感器额定误差测量方法开始逐渐升高电流，并读取被检电流互感器实负荷下的误差测量数据。

4.5 测试技术分析

应尽量减小一次连线的长度。必要时，应采取措施将标准互感器和升滴器置于被试电流互感器最小距离范围内。同时，还应该与周围秣电的高压设备保持安全距离。在接电流一次线时，首先需要检查被接导体是否存在氧化或污垢等现象，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。另外，电流互感器二次应该尽量在接线盒上进行接线，如果电流互感器接线盒无法打开，则应该在电流互感器端子箱接线，在此过程中，需要考虑二次电缆对互感器检验仪的影响。在接电流互感器二次线时，除了计量二次绕组外，其他的二次绕组应该可靠短路。

5 结语

近年来，供电企业开始意识到电流互感器现场检验工作的重要性，在实际检验过程中，由于受到各类因素的影响，测试结果的准确性会有一定的偏差，从而对供电、用电单位之间电量交易结算的准确性造成影响。电流互感器的测试是电能计量管理的一项重要基础工作，采用正确的测试方法，是保证现场测试工作顺利开展和测试结果正确性的关键，只有采取符合实际需要的测试方法，并对测试结果进行科学合理的评价，才能够保证电能计量的可靠性。

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TM452

A

1004-7344（2016）15-0245-02

2016-5-12

曾强（1983-），男，助理工程师，本科，主要从事电压电流互感器计量工作。