基于不同检测方法的高压电流互感器误差比较与分析

孙旭 姜瀚书 于旭 李雨田

吉林省电力科学研究院有限公司 吉林长春 130021

1 电流互感器的原理

电流互感器由铁芯，初级线圈，次级线圈，接线端子和绝缘支撑组成。铁芯由硅钢板制成。电流互感器的初级线圈与电力系统的线路串联连接，并且可以承载大的测量电流I1，其在铁芯中产生交变磁通量，由此次级电流对应于次级电流诱导。忽略激励损耗，初级和次级线圈的电流强度将相同。I1N1=I2N2。N1是初级线圈的匝数，N2是次级线圈的匝数[1]。电流互感器的电流比为K=I1/I2=N2/N1。由于电流互感器的初级线圈直接连接到电力系统的高压线路，电流互感器的初级线圈通过线路的高压隔离，因此必须确保二次回路设备和个人的安全。

2 误差分析

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

电流互感器的相角误差是指在次级电流矢量旋转之后次级电流矢量和初级电流矢量之间的角度δ。并且，当次级电流矢量超前于初级电流矢量时，角度差δ为正，反之亦然。影响电流互感器误差的因素如下。电流互感器的相角误差主要取决于磁芯的材料和结构。当磁芯损耗小且磁导率高时，相角误差的绝对值小。其中带状硅钢板缠绕在环形磁芯上的电流互感器具有比方形核心电流互感器更小的相位误差[2]。因此，高精度电流互感器主要由缠绕在环形磁芯上的高质量硅钢片制成。如果次级电路阻抗Z（负载）增加，则感应电位E增加并且如果次级电流不改变则磁通量φ增加，铁损增加，误差增加。随着负载功率因数减小，差异增加并且角度差减小。

3 相关实验

3.1 试验原理

根据JJG1021-2007“电力变压器测试规则”，采用单相检测法测试低压下电流互感器的误差，并在额定电压低于100%额定电压下直接测量电流互感器误差和比较还测试了电流互感器的漏电流，计算了该电压下电流误差的积分绝对值，并且在额定电压下直接检测电流互感器误差的测试原理如图1所示。

图1 误差试验原理图

1号和2号电压调节器连接到同一电源，通过移相器调节电压相位，实现电流互感器上电流和电压之间的相位调节这一点。经过测试的电源接收通过稳压器，1号调压器、移相器、升压器，2号调压器和升压器的初级电流，初级电流为高压标准连接测试和当前的测试感。 实际中负载功率因数通常为0.95或更高，测试中的主要功率因数为0.98，温度为20℃±2℃，湿度为约85%。

3.2 试验结果与分析

单相检测方法的测试结果基于JJG1021-2007“电力变压器试验规范”，并对三相三分量复合变压器的电流互感器进行了异常检测。在额定负载和下限负载下，电流互感器的比例随着电流的增加而迅速增加，当达到一定值时，比率趋于逐渐增加，在额定负载和下限负载下，电流互感器的角度为你可以看到它减少了。随着电流增加，差值减小，并且当电流减小时，角度差快速减小，并且当电流达到特定值时，角度差减小。在电流波动范围内，电流互感器比值的差值最大约为0.08%，角度差值最大约为8'，小于0.2S级电流互感器的误差限值。

3.3 原因分析

电流互感器的电流是高压，I1是电流互感器的初级电流，I2是电流互感器的次级电流而不考虑漏电流，I3是从极端S1流出的电流互感器的漏电流这是一个当前的。I4是从电流互感器的非极性端子S2流出的漏电流。此时，在高压初级绕组和低压次级绕组之间出现大的电位差，并且漏电流从电流互感器的初级绕组流到次级绕组，这影响电流互感器的误差。

当电流较小时，漏电流对电流互感器的误差影响很大，电流增大，漏电流对电流互感器的误差影响较小；当电流达到额定电流的20%时，漏电流成为电流比影响之间的差异尽管该量约为0.02%，这对应于0.2S级电流互感器的倒圆单元，但可以认为漏电流对电流比差的影响可以忽略不计[3]。为了减少泄漏电流泄漏到电流互感器误差，增加初级和次级绕组之间的屏蔽层并将其接地以将漏电流引入地，从而导致电流互感器错误建议减少高压引起的漏电流的影响电流互感器可以更准确地传输信号。

4 结语

高压引起的漏电流使电流互感器比率差和负方向的角度差发生偏移，漏电流主要影响电流互感器的误差小于额定电流的20%。需要考虑漏电流对误差的影响。电流互感器在高压状态下检测到的误差小于在低压状态下检测到的误差，电流误差的积分绝对值最大，电流误差的积分绝对值是电压对电流误差的影响计算得比考虑的高压大得多。