四川电力职业技术学院
一、引言
电流互感器通过把电力系统中大的一次电流转变为1A（或5A）二次电流，提供给保护、控制、计量、测定等二次装置，以实现隔离绝缘的功能，然后配合利用继电设备，如此便可有效保障电力系统的运行稳定性。在现场检定电流互感器过程中，一般都需控制被检定电流互感器与标准电流互感器的额定容量、变比等保持一致，然后通过比较法进行测定，在该过程中需选用升流器对被测互感器与标准互感器进行升流，并保证一次电流相同，然后标准互感器和被检定互感器间的电流差进入互感器产生回路差，并利用校验仪获取误差值。尽管该操作看起来简单，然而在具体实施过程中会有很多问题存在，影响检定工作的顺利开展。
二、电流互感器现场检定的机理和检定体系
（一） 电流互感器现场检定机理
电流互感器的现场检验工作通常采取测差比较法进行，在检定过程中对电流比相同的被检互感器和标准互感器实施比较，通过升流器向被测互感器与标准互感器提供一致的一次电流，然后将被测互感器与标准互感器二次电流向互感器校验仪进行输入，以检测被测互感器和标准互感器的相位差与比值差。
被检定电流互感器误差值可用公式表示为：
图1中，T_0为标准互感器；T_X为被测互感器；Z_B表示电流负载箱；〖1T〗_X~〖NT〗_X表示和被测定互感器共同使用一次绕组的电流互感器。
当标准互感器与被测定互感器相比超过两个等级时，其被测互感器比值差f_x (％)与相位差δ_x (')可分别用以下公式进行计算：
fx=fp (2)
δx=δp (3)
这里，f_p表示电流在上升过程中所检测比值差的示数（针对等级小于或等于0.2级的互感器）；δ_p表示电流在上升中所检测相位差的示数（针对等级小于或等于0.2级的互感器）。
（二）电流互感器现场检定体系的构成
电流互感器现场检定体系包括互感器校核仪、标准互感器、电流负载箱等，以及检测电源（如升流仪器与调压仪器等）、一次电流线、二次检测线等构成。测定过程中，标准式互感器和被测互感器的电流比应保持一致，且准确级别通常要高出被测互感器两个等级，对≤0.2级的被测互感器类型，标准互感器精确级别应至少是0.05.050.05s级。互感器的校验设备也被称作误差检测设备，可用在检测和显示出被测互感器相位和比值差、电流的百分数等，其精确级别通常是2级。电流负载箱是用于被测互感器二次负载的模拟工作，它的精确程度通常在±3%左右。升流器用以向标准互感器及被测互感器设备供给一次电流，它的容量通常是5kVA-10kVA。调压器设备用于对误差检测时所需检定点进行调节，它的容量要不低于升流器的容量值。
三、电流互感器现场检定常见问题分析
（一）被测定互感器误差值超出限值
按照电流互感器的精确度要求可确定出互感器的允许误差值区间，当误差值处于该区间内时即表示合格，否则即判定为不合格。对于待运行或已运行的互感器，出厂时必须通过检定并满足检定要求。对现场检测过程中检测结果不合格的，需针对其原因进行分析，不可轻率给定结论。
（二） 检定时一次电流不能达到额定值
电流互感器的现场检定规定要求互感器误差值的测定必须在1%~120%额定电流条件下进行，在检定时常会发生因一次电流无法升到要求值进而导致无法完成被测互感器的全电流检测过程。
四、被检定互感器误差值超过限值的解决措施
电流互感器其误差值的影响因素主要分为内因与外因两方面，内因主要为互感器本身特性及材质的影响，包括流通电流、磁路平均长度、绕组的匝数、铁芯材质和截面等，外因主要包括剩磁及二次负载影响。因被测定互感器在完成生产后，它的内在铁芯参数和材质便已经确定，在现场进行检定中不会再变，因此，文中主要研究了外在影响，即剩磁与二次负载因素的影响。
（一）二次负载对误差值影响和处理措施
电流互感器二次负载和误差值成正比关系，随着负载增大，误差值也相应增大。二次负载包括电流负载箱、连接接触点及连接线的电阻等外接二次负载的电阻值之和。根据图1，被测定互感器二次负荷是Z_B及K1到S1和S2到校验仪连接端子线路的负载阻抗，通常电流负载箱其外接的电阻值是0.06Ω，即连接点接触位置和连接线总的电阻和是0.06Ω。现场检定中，因被测互感器装设方法不同造成校验仪装置和被测互感器距离无法确定，所以被测互感器和校验仪的线路长度不能固定，即无法确定其外接线路的电阻值，且通常会大于0.06Ω，进而使被测互感器二次负载增大，致使互感器误差值超过限值。
要明确被测互感器二次负载的外接电阻能否处于规定限值内，先需对外接线路电阻进行测定，如图1，把T_X的S1与S2端子进行短接（可不考虑电阻），以校验仪对阻抗特性进行检测，测出总的回路电阻与电流负载箱线路电阻（即额定负载）再进行相减，若差值超出0.06Ω，则可选择降低导线长度、增粗等方式使电阻降到0.06Ω，进而除去二次回路负载的作用。
（二） 剩磁因素的影响和处理措施分析
当大电流条件下断开电源或在运行过程中处于二次开路状态，则电流互感器铁芯便可能出现剩磁，进而降低磁导率，影响互感器误差值测定。电流互感器现场检定需在停电条件下开展，否则会由大电流状态转到不带电情况，进而会造成互感器剩磁问题。对于剩磁问题，可通过退磁等方式使互感器实现，从而排除其对误差值产生影响，退磁接线图如图2。
图2 退磁接线结构图
按图2连接线路，退磁过程中使被测互感器T_X的二次绕组保持断开状态，为一次绕组中充10%~15%一次额定电流，接着再稳步的把电流下降至零，然后重复几次即可。
五、检定体系一次电流不能达到额定值问题
检定互感器过程中应在1%~120%额定电流下进行，如果一次电流不能达到其电流额定值，那么检定过程的完整性是不足的。检定体系的一次额定电流是否可以达到，和检定体系的一次、二次回路具有一定关系。
（一）一次回路的影响和处理措施
检验互感器过程中一次回路的电流通过升流器供给，其一次电流值是否可以满足额定要求和升流器的电流、容量及电压输出有关，其相关公式包括：
R_1＝0.02 L/A (7)
这里，Z_1表示总的一次回路抗阻；R_1表示一次电流接线阻值；X_1表示回路感抗；L为外接线路长度；A表示外接线路截面积。
升流器实质为一种变压器，当输入特定电压时，即电压输出为定值，根据式（5）可知，在U_1为定值时，I_1与Z_1为反比关系，即当一次回路的电流值超出额定限值时，其总的一次回路抗阻须不大于Z_1。在互感器现场检定中，因场地、被测互感器安装形式和校验仪操作条件限制等影响，很多时候需加长一次电流线路的长度，如此方可实现回路连接，从而使一次回路的总抗阻Z_1增大，致使一次电流无法升至额定值。此外在选取升流器输出电流中，应采用靠近一次额定电流的升流器档位和型号，例如5kVA升流器可输出"1V-5000A"档及"2V-2500A"档，若一次额定电流值为2500A，则选用"1V-5000V"档位将无法达到额定值，该情况是由于输出电流和电压相关，若回路的一次电压降大于2V，则1V-5000A档位可输出电压降不超过1V，升流器无法满负荷运行。
综上，在现场测定时若一次电流不能达到限定值，也可通过以下方法解决：尽可能降低大电流流经的线路总长或采用更粗电线，以降低线路电阻R_1；由于感抗和回路包围空间面积为正比关系，因此可尽可能使一次回路的包围空间缩小，以降低回路的感抗X_1；利用升流器串联可增加升流器电压输出值U_1；升流器应合理应用，使得升流器可在额定负载下运行。
（二） 二次回路因素影响和处理措施
根据图1，在被测互感器T_X检定过程中，其他和T_X合用一次回路的互感器，其二次绕组应进行短接，若存在一组未短接，那么互感器二次负载将表现为无穷大，也可能产生高压，从而造成一次升流无法实现。同时，在现场进行检验时，其它绕组也应保持短路状态。
六、结论
在电流互感器现场检定中，常见的问题主要有被测互感器的误差值超过其限定值范围和一次回路升流无法达到额定值等，对于这些问题只需消除其外部影响，并合理配备导线，并科学选择升流器，如此便可确保互感器现场检定的顺利实现。此外，开展电流互感器现场测定的相关技术人员，应认真理解所选检定装置的运行原理，从而防止在现场检定互感器过程中各类问题的发生，以确保电流互感器的稳定运行。
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论文作者:蒋春敏
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/22
标签：互感器论文; 电流论文; 回路论文; 负载论文; 电流互感器论文; 误差论文; 现场论文; 《中国电气工程学报》2019年第1期论文;