二次实际负载对电流互感器误差的影响

二次实际负载对电流互感器误差的影响

作者：王 路

来源：《硅谷》2011年第01期

摘要： 电能计量误差由电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起误差的代数和；实际运行的二次负载阻抗的大小直接影响电流互感器的误差；分析和讨论实际二次负载阻抗对电流互感器误差的影响。

关键词： 计量；电流互感器；二次负载；误差

中图分类号：TM93文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0110023－01

电能计量装置包括电能表、电压电流互感器、二次回路三部分组成，其误差由电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起误差的代数和组成。二次负载阻抗的大小直接影响着互感器的误差；本文将分析和讨论二次负载阻抗对电流互感器误差的影响。 电流互感器在标称的准确级下，有对应的额定二次容量S2e或额定二次负载阻抗Z2e，只有当二次实际阻抗Z2满足0.25Z2e≤Z2≤Z2e时，电流互感器才能达到标称的准确级。否则电流互感器实际的准确级就会低于其标称值，将会影响电测仪表指示和电能计量的准确性。 1 电流互感器的误差

电流互感器主要由三部分组成：铁心、一次线圈和二次线圈。由于铁心磁阻的存在，电流互感器在传变电流的过程中，必须消耗一小部分电流用于激磁，使铁心磁化，从而在二次线圈产生感应电势和二次电流，电流互感器的误差就是由于铁心所消耗的励磁电流引起的。由于激磁电流和铁损的存在，电流互感器一次电流和二次电流的差值是一个向量，误差包括比值差和相角差。一次电流和二次电流在数值上的误差用相对误差方式以百分数表示时称为比差，根据国家标准规定比差定义：

式中：I1-线路上流过的一次电流； I2-电流互感器二次回路中的电流； K-电流互感器额定电流比。

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从比差定义的公式中可知比差有正负值，同一电流互感器在不同电流和负载时比差可能为正也可能为负。

2 电流互感器二次负载对误差的影响 电流互感器的等值电路如图1所示。

图1变比为1的电流互感器等值电路 从图1可知： Im=-E1/Zm；（2） I1≈I2=-E2/Z02；（3）

式中：Zm－激磁阻抗，Zm=Rm+jXm；Z02－二次回路总阻抗。 由于Z02包括二次绕组阻抗Z2和二次负载阻抗Zb，故

由此可见，二次负载阻抗Zb减小可使电流互感器的比差f和角差δ减小。因为Zb减小后U2会减小，E2也减小，所需的Im减小，误差因而减小；由此可见电流互感器的误差与阻抗Zb有关。

由图1也可以得出电流互感器的误差

由式（5）可知，电流互感器误差与二次负载阻抗的大小成正比。这是因为当二次负载阻抗增大时，铁心的磁通密度增大，磁导率略为减小，所以，电流互感器的误差随二次负载阻抗增大而增大。

3 现场运行电流互感器二次负载对误差的影响 3.1 电流互感器误差曲线

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图2电流互感器误差曲线图

曲线1-额定负载阻抗、cosφ=1时的误差曲线；曲线2-额定负载阻抗、cosφ=0.8时的误差曲线；曲线3-下限负载阻抗、cosφ=1时的误差曲线；曲线4-下限负载阻抗、cosφ=0.8时的误差曲线；I1r-电流互感器的额定一次电流。

图2为电流互感器误差曲线图，从图中可见，二次负载阻抗小时误差较小，反之则大。所以当二次负载在额定范围内减少时，磁通密度也减少，由于二次电流不变，励磁电流减小，误差也将减小。当二次负载阻抗超过了允许范围，不仅误差会超出允许值，而且还会出现危险。因为在极限情况下，即开路时，I2为零，二次磁动势亦为零，而I1是定值，一次磁动势全部成为激磁磁势，产生的磁通量很大，在二次绕组中感应出很高的电动势E2，有可能击穿绕组的绝缘层，并危及操作人员。所以，在安全规程中规定，电流互感器在使用中绝对不允许二次回路开路。

3.2 二次回路对误差的影响

根据《测量用电流互感器检定规程》规定，电流互感器在额定频率、额定功率因数及二次负荷为额定负荷的25～100%之间的任一数值时，其误差值应不超过规定限值。也就是说，电流互感器的现场运行必须满足一定的工况要求，才能保证其计量的准确性；电流互感器容量决定二次侧负载阻抗，负载阻抗又影响测量或控制精度。负载阻抗主要受各种测量仪表及接线接触电阻、二次连接导线电阻的影响；在电流互感器的二次回路中接入有功分时电能表及各种测试仪表，或在二次回路中串入各种变送器，皆会使电流互感器的二次负荷超过规定值，引起计量误差增大；在以前的电网建设中，电流互感器计量绕组二次额定负荷的选择没有统一的规范，导致有些电流互感器在实际负荷运行时误差偏大。

因此，为保证运行电流互感器的准确性，有必要控制电流互感器的二次实际负载阻抗值在允许范围内。