研究電力互感器飽和誤差對計量表精準度的影響

鄭瀟+張燕

摘 要 生活中，電力系統中的計量表關系著一個家庭的實際開銷。電力互感器是電力系統中的重要元器件，對飽和誤差影響巨大。只有把飽和誤差問題分析透徹，才能使電力工作者找到更好的解決方案，把計量表設計得更加精準，為人們提供更可靠的電力使用信息。

關鍵詞 電力互感器 飽和誤差 精度的影響

一、引言

電力的計量問題是一個關乎民眾生活的重要問題，計量表的精準程度成為亟待解決的問題。眾所周知，電能計量的主要是由電力互感器和電能表組成的，電力互感器一般放在電能表里面，比較隱蔽，不便觀察，出現了問題也不易察覺到，而電力互感器的飽和誤差問題也就更容易被忽略了。本文將著重分析電力互感器的飽和誤差問題對計量表精準度的影響和相應的解決方案。

二、電力互感器的工作原理

電力互感器作為電力測量的重要組成部分，只有透徹地了解其工作原理才能更好地解決電力互感器的飽和誤差對計量表精準度的影響。

電力互感器的基本原理，是測量電線中的一次二次的高壓產生的回路進行電量的測量。在其基本構成部分中，最開始是其中的鐵芯產生變化的磁場進而產生磁通。這個變化的磁通能產生感應電壓，然后根據變化的電壓轉化為信號，讓人們直觀觀察到。

電力互感器由以下兩部分組成：一是完全閉合的鐵芯，二是纏繞的線組。一次線組的數量遠遠小于二次線組的數量，一次線組主要串聯在需要測量的線路中，而二次線組多以保護電路的功能出現。因為電力互感器的存在讓一次系統的電流由二次系統電流更替，然后提供給計量儀，從而得出整個線路的具體情況。

三、電力互感器飽和誤差產生的原因及各類狀態的影響

電力互感器中的飽和問題是我們必須要面對的一個嚴峻的問題，這個問題處理不好將對計量表的精度將產生極大的影響。大家通常所說的電力互感器的誤差實際上指的是互感器中鐵芯的飽和狀態，上文我們提到的就是因為第一次的電流在裝置的鐵芯中產生了變化的磁通，在鐵芯的另一邊才會產生相應的電壓。由于鐵芯中的磁通密度過大，超過了其飽和點所以會造成互感器的飽和狀態。鐵芯中磁通量的大小是由建立這個磁通的電流大小決定的，就是通常所說的勵磁電流的大小。當勵磁電流過大時會導致磁芯的磁通變大，進而達到飽和狀態，同時電力互感器的勵磁阻抗會進一步的減小，導致勵磁電流進一步加大，整個循環會越來越糟糕，得不到準確的線路情況，所以會對計量表的精度產生很大影響。

電力互感器的飽和即裝置里鐵芯的飽和分為兩種情況：一種是穩態飽和，一種是暫態飽和。穩態飽和，指的是第一次電流因為某種原因急劇增大時勵磁電流也會相應地增大，裝置中鐵芯中的磁通量也會相應地增加，接下來會進入到一系列的惡性循環中。在一般的設備中，電力互感器的作用是將線路中的大電流變為小電流，同時保證變流比的精度，當提供給電量計量表時能夠保證計量表的精準度。眾所周知，計量表是有一定電流限度的，當進入惡性循環時，電流勢必變得非常大，超出設計的額定電流越大，計量表誤差也會相應地變大。

電力互感器飽和狀態即暫態飽和，指整個設備突然處于癱瘓狀態，暫態的分量使整個電力互感器達到飽和狀態。無論什么設備，當發生故障時電量不會突然發生變化，這時候故障量會帶來或多或少的非周期分量。大家都知道這些非周期分量帶來的電流分量不能在電力互感器的一二次之間進行轉換，顯而易見這些電流會匯聚到勵磁電流上邊。所以當設備發生故障而且有非常大的暫態分量時，會造成勵磁電流的突然增大，造成互感器飽和。在20%～120%的電流額度范圍內時會保證計量表的精準度，當遇到超過上述范圍的電流時誤差將會變得非常大。

四、防止互感器飽和狀態保證計量表精準度的方法

（一）限制短路電流

在整個的線路系統中，在計量表的上一級或者幾級采取分列運行的方式來限制整個線路狀態的短路電流。當分列運行后整個系統可能供電的連續性有降低的趨勢，可以通過使用備用電源來解決這一問題。在整個的電路系統中還可以提前安裝好一系列串聯的電抗器來將短路電流限制住。

（二）電流互感器的二次負載必須減少

1.用功率小的繼電器進行保護。一般常見的大型繼電器保護裝置的電流功率可達到80.5AV，如果選用小型的繼電器保護裝置在每個回路僅僅為0.4AV，顯而易見，我們應該選擇能耗較小的繼電器保護裝置進行保護，防止出現互感器的飽和狀態來保證計量器的精準度。

2.繼電器保護裝置距離互感器更近。將繼電器的保護裝置安裝到離互感器更近時，極大程度上縮短了二次電纜的長度，大大減少了互感器的載荷，很大程度上避免了互感器出現飽和狀態。特別需要注意的是，當繼電器距離互感器很近時，需要保護裝置具有超強的抵抗惡劣環境的能力和長時間電磁抗干擾能力。

（三）有效地減小TA第二次的額定電流

電流的平方跟TA的消耗功率成正比關系，所以我們可以假設將二次額定電流從4A降到了1A，在其余情況不變下，顯而易見二次回路消耗會相應地降低16倍，不會讓互感器輕易飽和。同時需要注意的情況是，當二次電流減小后對繼電器這一保護裝置的靈敏度有了更高的要求，需要我們權衡第二條中與互感器的距離問題。

五、結語

經過本文分析，我們了解了電力互感器的基本原理，更著重講述了電力互感器飽和現象發生的種種原因。在飽和現象的兩種狀態中，整個線路的電流問題成了影響計量表精準度的最大因素，無論哪種情況都會導致線路中的電流變大，進而提供給計量表的電流加大，當超過計量表限定的電流范圍時就會使計量表的精準度大打折扣。運用到實際生活中會對人們的電量度量設備造成不小的影響，給人們帶來不小的損失。根據本文的分析研究，相信對這一情況有一定幫助，盡可能少的出現互感器的飽和狀態或者出現了能夠及時解決，保證計量表的精準度。

（作者單位為國網陜西省電力公司商洛供電公司）

[作者簡介：鄭瀟，女，河南洛陽人，本科，助理工程師，主要研究方向：營銷計量。]

參考文獻

[1] 牛立濤，彭金寧.互感器鐵芯飽和對繼電器保護的影響和處理方法[J]. 2012.

[2] 郭琴.探索電流互感器的飽和對繼電器保護裝置造成的影響[J]. 2013.

[3] 郭躍峰.校核電流互感器飽和的方法和抗飽和的措施[J]. 2012.

[4] 唐宜芬.電流互感器特性及其電流保護影響的仿真研究[D]. 2014.

[5] 吳銳志.電流互感器誤差對繼電器保護的影響分析及間接措施[J]. 2011.