电流互感器的误差分析及运行维护注意事项

电流互感器的误差分析及运行维护注意事项

阐述电流互感器的基本原理，分析引起电流互感器误差的原因。并详述高压电流互感器运行维护中需注意的事项。

标签：电流互感器 误差分析 运行维护

电流互感器是利用变压器原理进行电流变换的一种电气原件，它的主要作用是将高压电流和低压大电流变成电压

较低的小电流，供给仪表和保护装置，并将仪表和保护装置与高压电路分开。电流互感器二次侧电流绝大部分为5A，也有一部分是1A，这使得测量仪表和保护装置使用起来安全、方便，也使其在制造上标准化，简化了生产工艺，并降低了成本。因此，电流互感器在电力系统中得到了广泛的应用。

1电流互感器的原理

电流互感器的结构和基本原理如图所示，它由铁芯、一次线圈、二次线圈、接线端子及绝缘支持物组成。铁芯由硅钢片叠制而成。电流互感器的一次线圈与电力系统的线路相串联，能通过较大的被测电流I1，它在铁芯内产生交变磁通，使二次线圈感应出相应的二次电流。若忽略励磁损耗，一次线圈与二次线圈有相等的安匝数：I1N1=I2N2。

其中N1为一次线圈的匝数，N2为二次线圈的匝数。电流互感器的电流比K=I1/I2=N2/N1。电流互感器的一次线圈直接与电力系统的高压线路相连，因此电流互感器的一次线圈对地必须采用与线路的高压相应的绝缘支持物，以保证二次回路的设备和人身安全。二次线圈与仪表、继电保护装置的电流线圈串接成二次回路。

2误差分析

理想的电流互感器中，励磁损耗电流为零，由于一次线圈和二次线圈被同一交变磁通所交链，则在数值上一次线圈和二次线圈的安匝数相等，并且一次电流和二次电流的相位相同。但是，在实际的电流互感器中，由于有励磁电流存在，所以，一次线圈和二次线圈的安匝数不相等，并且一次电流和二次电流的相位也不相同。因此，实际的电流互感器通常有变比误差和相位的角度误差。

2.1、电流比误差ΔI%

ΔI%=（KI2-I1）/I1×100%

式中K——电流互感器的电流比，I1N/I2N；

I2——电流互感器二次电流实测值；

I1——电流互感器一次电流实测值。

2.2、相位角误差（角差）δ：电流互感器的相位角度误差是指二次电流向量旋转180°以后，与一次电流向量之间的夹角δ。并且规定二次电流向量超前于一次电流向量时，角差δ为正，反之为负。

影响电流互感器误差的因素有：电流互感器的相位角度误差主要由铁芯的材料和结构来决定的。若铁芯损耗小，磁导率高则相位角误差的绝对值就小。采用带型硅钢片卷成圆环铁芯的电流互感器比方框铁芯的电流互感器的相位误差小。因此，高精度的电流互感器大多采用优质硅钢片卷成的圆环形铁芯。二次回路阻抗Z（负载）增大会使误差增大，这是因为在二次电流不变的情况下，Z增大将使感应电势E增大，从而使磁通φ增加，引起铁芯损耗增加，故误差增大。负载的功率因数降低，则会使比差增大，而角差减小。当系统发生短路故障时，一次电流会急剧增加。致使电流互感器工作在磁化曲线的非线性部分（即饱和部分），这种情况下，比差和角差都会增加。

3运行维护注意事项

对于运行中的高压电流互感器，其二次线圈应有一点接地。这样，当一、二次线圈因绝缘坡坏而被高压击穿时，可将高压引入大地，使二次线圈保持地电位，从而确保人身和二次设备的安全。而且电流互感器只允许一点接地。若发生两点接地，则可能引起分流使电气测量的误差增大或影响继电保护装置的正确动作。运行中的电流互感器的二次线圈不能开路，这是因为运行中的电流互感器二次侧所接的负荷均为仪表或继电器的电流线圈等，阻抗非常小，基本上处于短路状态。这样，由于二次电流产生的磁通和一次电流产生的磁通方向相反，故能使铁芯中的磁通密度维持在一个较低的水平，此时电流互感器的二次电压也很低。当运行中电流互感器二次绕组开路，一次侧的电流仍然维持不变，则二次电流产生的去磁磁通消失了，这样，一次电流就会全部变成励磁电流，使电流互感器的铁芯骤然饱和，由于磁通饱和，电流互感器的二次侧将产生数千伏的高压，而且磁通的波形变成平顶波，使二次产生的感应电势出现尖顶波，对二次绝缘构成威胁，对于运行人员产生危险。同时由于铁芯的骤然饱和，铁芯损耗增加，严重发热，绝缘有烧坏的可能。运行中如果发现电流互感器二次开路，则应立即进行停电处理。负荷不允许停电时，应先将一次侧的负荷电流减小，然后采用绝缘工具进行处理。

4结束语

工作中绝对不准将电流互感器的二次侧开路，不接负荷时则应可靠短接，短接的导线必须有足够的截面积，以免当一次过电流时产生较大的二次电流将导线熔断，造成二次开路而出现高压。

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”