电流互感器误差分析及处理研究

摘要：本文通过对电流互感器的工作原理以及误差影响因素进行科学的分析，提出了以利用最大的一次安匝、降低二次回路的抗阻、减小铁心的截面积、采用合理的平均磁路长等方法以控制电流互感器误差，从而达到提高电能计量准确性的目的，为今后的电流互感器的设计以及使用等工作提供科学的依据。

关键词：回路的抗阻、铁心截面积、导磁系数、平均磁路长 随着我国电子科技的不断发展，电子化的电能计量装置已经得到了普遍的应用。一般情况下，动力用户的电能计量表的主要组成部分是电能表以及电流互感器以及二次回路等，所以电能计量的准确性不仅仅取决于电能表的准确程度，也受制于电流互感器的准确性。由于电能表的误差相对直观，在检测过程中能够及时的发现误差。但是电流互感器的误差对电能计量的影响相对复杂，不能够轻易的被发掘。但是一旦电流互感器出现误差将会导致电能计量结果出现严重偏差。在实际的电流互感器工作过程中常见的误差有电能计量装置中引出的端钮、端子排、端钮盒里面的连接螺丝出现松动；电缆的芯线由于受到环境影响出现断裂；各个端钮错误等原因，从而导致电流互感器出现二次短路的现象等。由此可见，电流互感器误差的分析及处理工作势在必行。本文主要通过研究电流互感器工作原理以及误差影响因素，从而推导出导致电流互感器出现误差的主要影响因素。为今后的电流互感器的设计以及使用等工作提供科学的参考。

一、电流互感器的工作原理

电流互感器是电能计量设备中的重要组成部分，当电流互感器达到饱和后或者有剩余磁力的情况下，可以促使电能计量设备的电流发生波形变化，从而达到准确计量的效果。但是为了提高电能计量设备的精准度，降低电流互感器误差对电能计量影响，首先要对电流互感系统的工作原理进行科学的分析。电流互感器主要结构以及工作原理与普通的变压器极为相近，主要由两个相互绝缘并且绕在闭合的实心铁上的绕组构成。一般称之为一次绕组和二次绕组。绕组的连接方式以及在电能计量设备的内部结构可以发现，电流互感器的一次绕组和待测电流呈串联关系，而二次绕组和电能表的电流线圈呈串连关系，由于电能表的电流线圈的R值近乎为零，所以二次绕组可以视为二次短路的变压器。一般情况下，在电流互感器的磁路中，磁感应强度的设计值非常小，其范围为0.08～0.1T，并且剩余损耗和磁滞损耗非常小。所以用来产生磁场以传递能量的励磁安的匝数相对较小。电流互感器的基本工作原理建立在磁动势平衡方程以及电动势平衡方程的基础上即磁动势平衡方程：I2nN2+I1nN1=I0nN1,其中I1n代表一次电流的大小；I2n代表二次电流的大小；I0n代表励磁电流的大小；N1代表一次绕组的匝数；N2代表二次绕组的匝数。电动势平衡方程：E2= U2+I2(R2+GD2),其中E2代表二次电动势；U2代表二次电压；R2代表二次绕组电阻；D2代表二次绕组的损耗值。有以上原理可见，在电流互感器正常工作的情况下，I2n与I1n呈正比的关系。相位差等于0，电流在变换过程中的误差一般情况下不会出现。但是实际的

电流互感器工作中实际电流与额定电流的值不相等，所以造成不可避免的误差。

二、电流互感器的误差影响因素分析 三、电流互感器误差处理方法研究

通过对电流互感器的误差影响因素分析，从公式9可以发现各种影响因素与误差之间的关系。通过关系可以总结出电流互感器误差处理方法，具体内容如下：（1）利用最大的一次安匝。由公式9所示，误差(%)与呈反比，所以控制电流互感器的误差就要尽量增大一次安匝，所以在设计电流互感器的过程中应当采用串并联的一次性接线方法，从而充分的提高电流互感器的一次安匝（2）协调二次回路的抗阻、铁心的截面积、平均磁路长三种影响因素之间的关系。以上三种因素是相互影响的。由公式9所示，电流互感器的二次回路的总阻值与误差呈正比，所以要在设计过程中尽量降低二次回路的总阻值。而二次回路的总阻值包括绕线自身的电阻值以及二次负荷所产生的阻抗，二次负荷所产生的阻抗与使用条件以及环境因素有关，所以控制难度较大。由此可见降低绕线自身的电阻值是有效降低电流互感器的重要手段。而铁心的绕线缠绕部分的截面积与误差呈反比，所以应当尽量降低有效截面积，但是平均磁路长度会随之增加，所以要合理的选择二者之间的关系。实践表明最佳的电流互感器设计方案为铁心的截面尽可能保持正方形、并且尽量降低每匝所需的铜线，应当尽量将线圈绕紧。

参考文献：

[1] 赵占雷，王建国. 计量用电力互感器误差大小与电量的关系［J］.科技情报开发与经济，2009，19（35）：211-212.

[2] 王有明， 王瑞军， 戴东等.电流互感器故障分析处理及应用实例［J］. 中国电力教育, 2008(22)