电流互感器的误差特性及补偿方法作者：张萍,袁光忠
来源：《科技传播》2011年第12期
摘要 本文通过对电流互感器的原理以及对其检定数据进行误差特性分析,发现其规律并进行误差补偿作简要的介绍。
关键词 电流互感器；误差特性；比值差；相位差
中图分类号TM4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）45-0093-02
0引言
分析电流互感器检定后的数据，找出其内在规律，对今后的检定工作具有一定的指导作用。一般电流互感器的误差不可调，正在运行的电流互感器经检定超差，如何处置也是我们需要解决的问题。
电流互感器的工作原理与一般变压器的工作原理基本相同。当一次绕组中有电流通过时，一次绕组的磁动势产生的磁通绝大部分通过铁芯而闭合，从而在二次绕组中感应出电动势 。如果二次绕组接有负载，那么二次绕组中就有电流通过，有电流就有磁动势，所以二次绕组中由磁动势产生磁通，这个磁通绝大部分也是经过铁芯而闭合。
1 电流互感器检定数据的误差特性
通过对电流互感器的检定,分析电流互感器的检定数据，发现它的误差是有规律可循的，根据电流互感器的误差原理，可以分析判断检定数据是否正确。电流互感器的比差与角差的大小与励磁电流I10、负载功率因数φ2、损耗角θ有关。
1.1电流互感器比值差和相位差与一次电流成线性关系
在额定负荷时,一般的电流互感器在正常的运行范围内，当额定一次电流增大时,其比值差往正方向变化，相位差往负方向变化，即比值差和相位差的绝对值均随着额定一次电流的增大而减小。在下限负荷时，比值差和相位差的变化规律与在额定负荷下相同，即它们的曲线形状相似,但在下限负荷时曲线的陡度减小，且比值差曲线的陡度更小。与在额定负荷下相比，比值差偏正，一般随着电流增大，比值差从负值到正值，且偏正的数值减小；相位差偏负，一般随着电流增大，而偏负的数值也减小。
当二次负荷功率因数为0.8时，比值差曲线陡度增大，且数值偏负，相位差曲线陡度减小，且数值也减小。当二次负荷功率因数为1时，比值差曲线陡度很小，甚至接近为平线，且数值偏正。而相位差曲线陡度也增大，但数值偏正。
在相同安匝数下改变电流比时，二次绕组匝数不变，相邻电流比的比值差和相位差的变化，一般不超过1/10误差限值。当安匝数增大时，比值差和相位差曲线的陡度下降，比值差数值偏正，相位差数值减小。
对于有特殊补偿的电流互感器，除了比值差和相位差曲线形状有所变化外，其它规律均相同。对于有电容补偿或匝数多、分布电容大的电流互感器，相位可能为负值。在额定负荷与下限负荷下，比值差的差值和相位差的差值都减小，甚至在额定电流时出现额定负荷下比值差偏正或相位差偏负的现象。
如果检定数据经检查不符合上述规律，则应重新进行检定，以免得到错误的检定结果。
1.2电流互感器的误差与二次负荷的密切关系
对于小容量电流互感器，额定负荷与下限负荷之间的范围很窄，例如容量为5伏安的电流互感器，额定负荷为0.2Ω时，下限负荷为0.15Ω。检定时所接的负荷是否正确，对互感器的性能影响更大。通过分析电流互感器的检定数据，发现因检定所接负荷不准确，影响到检定结果，造成计量数据不准确，使被检互感器的误差不准确。
在绝大多数情况下，二次负荷往往偏大，这是因为二次连接导线太细和太长以及接头处接触不良造成的。校验仪所附的电流负荷箱大都备有0.06Ω的接线电阻，例如负荷箱上指示为5伏安（0.2Ω）时，实际电阻只有0.14Ω，所以被检互感器二次连接导线电阻应为0.06Ω。连接导线共有4根：两根接被检互感器，一般都较长；两根接负荷箱，一般都很短。要使这四根导线总电阻为0.06Ω，必须用较粗的导线，或者在互感器校验仪生产厂家定做实测。将这4根导线串接在一起，测定其总电阻值为0.06Ω，用准确度等级高的数字表即可测定。接触不良的问题，在检定时可先通以120％额定电流，能改善接触，然后再由5％额定电流开始试验。
在检定时，可检查一下所接负荷是否正确，也可在被检互感器的二次端钮上，用电压表进行测量，如额定负荷为0.2Ω，在100％额定电流即5A时测得的电压应为1V。
2 电流互感器误差的补偿
下面谈一谈当电流互感器的误差超过规程的规定值时应采取的弥补措施。
2.1增大二次电缆的截面积或者减少电缆的长度
增大电流回路二次电缆的截面积或者减少电缆的长度实际是减少二次回路导线的阻抗，减少二次负载。当继电保护装置或计量装置的阻抗和安装位置无法改变时，通常可以选择增大二次电缆的截面来减少二次负载；当继电保护装置或计量装置的安装位置可以改变时，通常选择减少二次电缆的长度来减少二次负载。如变电站l0kV出线电能计量表，如果电能表原来安装在控制室，当电流互感器的误差超过规程的规定值时，可以将电能表从控制室直接安装在高压柜上，这样就可以减少回路的阻抗。
2.2串接备用电流互感器的次级线圈，使负载增大一倍
将两个变流比相同、特性一致的同相电流互感器的次级线圈串联使用，串联后变比不变，容量增加一倍。变压器差动保护套管电流互感器的接线方式经常采用这种接线方式。
2.3提高电流互感器的变比或采用二次额定电流为1A的电流互感器
提高电流互感器的变比，以减少铁芯的饱和度，根据线路的损耗与电流的平方成正比的原理，可知线路的损耗变小，输出阻抗变大，因此带负载能力加强了。特别是采用二次电流为1A的电流互感器，在线路长度不变的情况下，带负载能力为原来的25倍，效果明显。
2.4减少二次负载
尽可能选用整定电流大的继电器，因为整定电流大的继电器线圈的线径粗，匝数少，所以阻抗也随之而小；或者将继电器线圈的串联方式改为并联方式，因为串联方式的阻抗比并联方式的阻抗大；或采用微机保护装置取代电磁型继电器。对于计量回路可以采用全电子式多功能电能表取代感应型电能表，同时利用全电子式多功能电能表多功能的特点，一表多用，使原来一路出线带正反四只电能表改为一只电能表，大大降低二次负载。
2.5选用伏安特性高的电流互感器
选用伏安特性曲线较高的电流互感器。因为这种电流互感器的铁芯截面较大，也就可以加大铁芯的饱和倍数，从而降低误差。
总之，当电流互感器的误差超过规程的规定值时，可以针对不同的情况，结合现场的实际，采取不同的处理方法，确保电流互感器的误差在规定的范围内，以保证继电保护装置动作的正确性和计量装置计量的准确性。
参考文献
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