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电流互感器误差与校验
[作者：佚名转贴自：电力自动化产品信息点击数：537更新时间：2007-12-11]

电流互感器误差与校验张皓江西上饶供电局彭亚民江西光学仪器厂动力分厂[摘要]本文简述电流互感器的主要误差特性，并阐述了影响电流互感器误差的因素及减小误差的措施;说明了继电保护用电流互感器和测量仪表用电流互感器的不同特性要求;介绍了10%误差曲线的校验。[关键词]电流互感器误差因素措施10%误差曲线1.概述为了测量高压交流电路中流过的大电流，通常借助电流互感器，利用互感器的变比关系将大电流变成小电流，使测量仪表不用直接接到被测的线路上，同时二次回路可以按需要接成任何方式的接线图，以满足计量、继电保护、自动控制等方面的要求。电流互感器是作为一个电流源而工作，其一次电流的大小实际上与二次负载无关，因为二次负载换算到一次侧后与系统阻抗相比可以忽略不计。电流互感器及连接到二次侧的负载Zfh=Rfh+jXfh可用图1的等值图来表示。图中:
I1-电流互感器的一次电流换算到二次侧的值;I2-电流互感器的二次电流;I0-电流互感器的励磁电流换算到二次侧的值;Z1=R1+jX1-电流互感器一次绕组的电阻和漏抗(已换算到二次侧);Z2=R2+jX2-电流互感器二次绕组的电阻和漏抗;Z0=R0+jX0-电流互感器励磁电阻和电抗;Zfh=Rfh+jXfh-电流互感器二次侧所连接的负载电阻和电抗。
2.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:
（1）
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;Ke-电流互感器额定电流比;从比差定义的公式中可知比差有正负值。比差为正时表示连接在互感器上的测量仪表的电流读数乘以变比Ke后大于线路上的实际电流;比差为负时意义刚好相反。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。此外一次电流和二次电流之间还有相位角的差别，一次电流向量与反转180o后的二次电流向量的夹角称为相角差或简称角差。角差也有正负之分:当反转后二次电流向量超前一次电流向量时，角差指定为正，反之，滞后于一次电流向量时为负。作为测量用的电流互感器，比差和角差的大小直接影响测量结果的正确程度，因此，比差和角差是测量用电流互感器最主要的特性。然而对于继电保护用电流互感器与对测量用电流互感器的要求是不相同的，测量用电流互感器只要求在正常运行时准确，而继电保护用电流电流互感器却要求在短路状态下准确，即要求互感器对稳态短路电流和暂态短路电流均能准确转换。由于电流互感器铁心具有逐渐饱和的特性，在短路电流下，电流互感器的铁心趋于饱和，励磁电流急剧上升，励磁电流在一次电流中所占的比例大为增加，使比差逐渐移向负值并迅速增大。当电流增大至使比差恰好等于-10%时，这一电流与额定电流的比（I1/I1e）称为饱和倍数。由于继电器的动作电流一般比额定电流大好几倍，所以作为继电保护用的电流互感器应该保证在比额定电流大好几倍的短路电流下能够使继电器可靠动作。因此，对继电保护用电流互感器的主要特性不是比差和角差而是饱和倍数。
3.影响误差的因素3.1电流互感器的内部参数是影响电流互感器误差的主要因素。⑴二次线圈内阻R2和漏抗X2对误差的影响:当R2增大时比差和角差都增大;X2增大时比差增大，但角差减小。因此要改善误差应尽量减小R2和适当的X2值。由于二次线圈内阻R2和漏抗X2与二次负载Rfh和Xfh比较而言值很小，所以改变R2和X2对误差的影响不大，只有对小容量的电流互感器影响才较显著。⑵铁芯截面对误差的影响：铁芯截面增大使铁芯的磁通密度减少，励磁电流减小，从而改善比差和角差。没有补偿的电流互感器在额定条件下铁芯的磁通密度已经很小，所以减少磁通密度也相对减小了导磁系数，使励磁电流减小不多，而且磁通密度越小效果越差。⑶线圈匝数对误差的影响:增加线圈匝数就是增加安匝，增加匝数可以使磁通密度减小，其改善误差的效果比增加铁芯截面显著得多。但是线圈匝数的增加会引起铜用量的增加，同时引起动稳定倍数的减少和饱和倍数的增加。此外，对于单匝式的电流互感器（如穿心型或套管型电流互感器一次线圈只允许一匝）不能用增加匝数的办法改善误差。⑷减少铁芯损耗和提高导磁率。在铁芯磁通密度不变的条件下，减少铁芯励磁安匝和损耗安匝也将改善比差和角差，因此采用优质的磁性材料和采取适宜的退火