电流互感器的复合误差分析与探讨何家亮

电流互感器的复合误差分析与探讨何家亮

何家亮

（广东省输变电工程有限公司广东省广州市510160）

摘要：电流互感器作为电流变换器件，应保证一定的准确度。当发生短路故障时，故障短路电流通过电流互感器时可能远大于其额定电流。这种情况下，保护用电流互感器(P级)应保证一定准确度,为使继电保护装置正确动作,要求电流互感器的误差限值和复合误差满足规定。如何准确、便捷地测量复合误差,对电力系统的安全、稳定运行有着重要意义。本文分析了电流互感器复合误差的各方面，从应用层面说明了互感器对复合误差的要求，并介绍实用可行的复合误差直接测量法，列举实例进行详细说明。

关键词：电流互感器；误差限值；复合误差；准确度

一.复合误差的作用

复合误差是电流互感器一次绕组内励磁电流在一个周期内的积分相对一次电流的百分数。

故障状态下电流互感器的特性直接影响继电保护动作的正确性，影响系统运行的稳定性。当一次绕组故障电流由暂态变为稳态时的电流为正弦波，故障短路电流使铁芯饱和，流过二次绕组的电流是含有高次谐波分量的非正弦波，所以流过一次绕组的电流也是含有高次谐波分量的非正弦波。

复合误差受励磁电流高次谐波分量影响，高次谐波分量小，复合误差就小。为使继电保护正确动作，对电流互感器的一次额定准确限值和复合误差作出明确规定。

二.保护用电流互感器对复合误差的要求

当电力系统出现短路故障时，要求保护用电流互感器需有一定准确度，为保证继电保护装置正确动作，铁心不能饱和。根据相关规定，保护用互感器在二次绕组接额定负荷、且一次绕组通过额定准确限值一次电流时，复合误差不超过误差限值；应将保护用电流互感器的准确级与额定准确限值系数（ALF）一起标注。例如：5P40，表示电流互感器为5P级，额定准确限值系数为40，互感器二次绕组接额定负载并且一次电流不超过40倍额定电流时，互感器复合误差小于5%。

三.复合误差试验方法

电流互感器伏安特性试验是测量电流互感器的仪表保安系数F和准确度限值系数m的方法。伏安特性是在互感器一次侧开路状态下，所加电压与二次侧励磁电流的关系曲线，也即是特芯磁化曲线。其目的是对互感器特芯质量的检查，鉴别磁化曲线的饱和程度，判断绕组是否匝见短路等缺陷。

为满足继电保护性能的要求，需要利用伏安特性曲线计算二次回路的允许负荷。制造厂商技术管理部门需对伏安特性曲线的测量范围和伏安特性的控制点作出明确规定。

试验时，一次绕组处于开路状态，二次绕组施加额定频率的正弦波电压，测量施加电压对应各点的励磁电流，电压施加到二次极限感应电势时，测量励磁电流。

电流互感器一次侧处于开路状态，在二次侧施加电压，选择几个指定的电流点，逐个读取相应的电压值。当电压增大一点而电流增大很多时，铁芯进入饱和状态，此时应缓慢加压或停止试验，根据测量数据绘制伏安特性曲线。

试验所需设备：电压输出为正弦波的试验电源、大容量调压器、交流电压表、交流电流表、被试电流互感器、试验线若干，按照图1所示进行接线。

图1

图1试验方法简单，操作方便，直接得出测量数据。但是也存在不足之处，如果当电流增加到额定值时，电压已经超过400V，图1试验方法就无法满足试验电压要求。因此，需增加一个升压器及一个电压互感器，电压互感器作用为监测电压，如图2所示。

图2

四.试验数据的判断方法

根据试验方法，为更准确绘制伏安特性曲线，需测量多个试验数据，在励磁电流的基础下，测量对应的电压值，励磁电流取值如表1所示。根据测量的试验数据，绘制伏安特性曲线，再由伏安特性曲线上的励磁电流对应的电压值与出厂试验值相比较，从而判断伏安特性曲线的正确性。

表1

电流互感器的保护级，需以励磁电流数值来测量电压值。若测量电压值大于出厂试验值，则合格。

例如，某电流互感器参数如下：额定变比1600/5，准确级5P40，二次负载50VA，试验数据如表2所示。根据电流互感器参数计算得额定励磁电流为10A，根据试验数据计算得测量励磁电流为0.048A，测量励磁电流小于额定励磁电流，由此判断伏安特性曲线合格。

表2

五.注意事项

电流互感器伏安特性试验一般对继电保护的二次绕组进行。所测的伏安特性曲线应与出厂试验时的伏安特性曲线或最近一次试验时测得的伏安特性曲线比较。曲线不应有明显变化，若有明显变化，应检查二次绕组是否存在匝间短路。

六.结论

由于电力系统的安全、稳定运行具有重要意义，因此分析与探讨电流互感器的复合误差很有必要性。电流互感器复合误差对继电保护装置正确动作有举足轻重的影响。因此，便捷、准确地测量电流互感器复合误差有着深远的意义。本文分析电流互感器复合误差，用以判断伏安特性曲线的正确性。重点从电流互感器复合误差的作用、原理、试验方法等几个方面来探讨研究，列举试验数据说明判断的准确性。而且还着重介绍直接测量法，比较简单、易行，在实践中被证明是正确有效和切实可行的。随着电力系统快速发展，电流互感器复合误差的应用越来越成熟。

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