電流互感器暫態飽和對計量誤差的影響

王婷

(國網山東省電力公司莘縣供電公司,山東 聊城 252400)

電流之所以出現暫態飽和問題，主要原因就是其一次直流中包含各種非周期分量，同時會出現較長的持續時間，對計量誤差產生了直接影響，這是直接推動因素。除此之外，計量誤差還會對電能表的考核質量產生一定的影響。本文就此對互感器相關工作原理和誤差問題進行了系統的研究與分析。

1 互感器相關工作原理

互感器也可以叫做儀用變壓器。在現實應用過程中，電流的需求量大小范圍比較廣泛，包括從N的一次方到N的幾次方可以說是一應俱全，為了讓測量過程更加便捷，提高測量的安全性與可靠性，需要對所有的電流根據相應的標準進行統一的規劃，從而讓其能夠保持相同的水準，一次繞組和二次繞組還會出現感應電勢，感應電勢和纏繞匝數之間是一種正比關系，其中主要構造包括端子、絕緣支撐、鐵心、二次線圈、一次線圈等構件。

2 計量誤差種類和主要影響因素

（1）計量誤差分類。系統中出現最為頻繁的計量誤差就是角差和比差，兩者之間既存在一定的共性，同時還存在一定的差異。在現實問題當中，導致角差是正值，而比差是負值，在這種條件下，兩者的變化方向正好處于相反的狀態，從而產生計量誤差。

（2）誤差產生原因。導致計量誤差產生的原因主要包括2方面的內容，分別是剩磁效應和勵磁效應。勵磁電流是導致計量誤差產生的重要原因之一。當互感器處于一種運行狀態時，會不可避免地遇到磁場問題，也可以說計量的過程中不可避免地會遇到勵磁電流，因此誤差問題也是無法避免的，為此只有通過降低勵磁電流來盡量縮減計量誤差。導致計量誤差產生的另一因素就是剩磁效應，在將設備和電源連接后，互感器的內部磁芯就會出現一種磁場效應，但是和電源之間斷開后，磁場效應就會相繼消失，在磁場消失過程中會遺留剩磁，這也就是人們所說的剩磁效應。導致出現剩磁效應的主要原因就是設備內部結構中的磁芯這一材料。

3 電流互感器的暫態飽和對于計量誤差所產生的影響

（1）對一次線圈的影響。在電路運行過程中通常會出現短路的問題，在這種狀態下，或是遇到其他的故障問題時，就會讓一次線圈中的不定期直流分量處于一種不斷上升的狀態，從而增加直流分量。非周期的直流分量一經出現，就會導致一次電流出現畸形變化問題，從而對二次線圈中的流通電流產生不良影響。

（2）對二次線圈的影響。磁通量在運行中的改變是導致二次線圈發生變化的一大重要原因，當互感器處于正常運轉的狀態中時，或是使用普通的互感器設備時，設備內部磁通量并不會發生太大的改變，從而能夠保證設備的正常運轉，不會出現勵磁電流的問題，但是在一次線圈中受到各種因素的影響時，就會導致線圈內部的一次電流產生畸變現象，從而讓磁芯處于一種飽和狀態，出現勵磁電流的問題。包括突然出現的勵磁電流和線圈中的原有電流出現重疊問題，從而導致二次電流出現失真現象，呈現出一種暫態的飽和形態。在正常情況下，可以利用電表來進行具體的測量工作，從而能夠收集到兩者前后計量過程中產生的不同結果，分析其中的差異。在一般狀況下，對失真后狀態進行綜合計量，也就是當設備處于一種暫態飽和狀態時進行計量，所獲得的計量結果和正常條件下的測量結果相比，會相對較少，這就是所產生的計量誤差。為此在進行計量工作時可以通過仿真這一方式來進行，在仿真工作開始前，還需要建立相應的仿真模型，通過仿真模型能夠幫助解決誤差問題。

4 計量誤差解決方案

電能計量結果的準確性對于企業運行發展和國家安全等方面具有極大的影響，在大部分情況下，即使是很小的誤差，也會導致某一重要項目的完全失敗，從而帶來嚴重的損失，不管是多大的誤差，都會給企業和國家帶來嚴重的損失，計量的結果和企業中的經濟效益具有直接影響。

（1）精確選擇變量和器件。首先應該選擇合適的計量方式和計量器，針對計量器所選擇的參數在一定程度上會對計量誤差產生直接影響，在分析計量過程中的各種問題時，通常會將相關影響歸屬到互感器參數選擇方面，判斷結果錯誤，會讓整個工作流程更加復雜、繁瑣，同時還會影響問題的解決效果。判斷的失誤還會讓整個工作流程更加繁瑣，同時還無法有效解決實際問題。針對這種狀況，應該科學選擇恰當的計量器設備，預防這種問題的再次發生。除此之外，計量方式選擇不當還會對計量過程產生不良影響，從而導致計量結果失誤，針對這種問題，應該充分結合具體情況中的不同特點，選擇科學的計量方式，盡量減少計量誤差。

其次是合理匹配電流誤差和電壓誤差。電流誤差與電壓誤差之間的差異導致計量結果誤差的發生。為此針對這種問題，應該規劃兩種誤差從而讓2種誤差中的角差與比差能夠滿足相應的要求。對于比差的要求就是符號相反，但是絕對值應該相同。至于對角差的要求就是符號相等，同時絕對值也應該相同。但是在大部分條件下，無法保證各種值的相等性，只能盡最大努力，讓它們盡量接近。最后就是導線的選擇，在選擇導線的過程中，特別是在選擇二次回路中的導線時，應該進行科學選擇，因為二次回路導線對于計量誤差具有極大的影響，為此應該選擇橫截面積與整體長度都能夠符合要求的導線，從而讓導線能夠和互感器之間互相適應，完美匹配。

（2）合理選擇互感器。本文中主要研究內容就是互感器在暫態飽和的狀態下對于計量誤差所產生的各種影響，為此應該加強對于互感器的研究分析，在互感器各個參數領域的選擇過程中應該保持一種慎重的態度、在進行互感器選擇之前，應該提前進行詳細、精準的計算工作，其中主要參數包括額定功率、額定變比和額定電壓等內容，其中二次額定負荷比還具有一定的準確度等級劃分。

在大部分情況下，和額定電流相比，正常負荷狀態下的電流只占額定電流的百分之六，假如電流整體超出了這一范圍，就需要對產生這種問題的原因進行詳細的分析，同時采取有效的解決措施進行應對，并通過準確的計算來獲得。額定電壓，在沒有出現各種問題的狀況下，和實際所測得的電壓數據相比，額定電壓要相對大一些。至于額定變比方面，想要明確額定變比的具體數值，就應該對互感器一次線圈中出現的一次電流來實施準確的計算。其中額定一次電流的計算公式如下，額定一次電流=0.8×一次電力負荷/額定電壓。二次負荷方面，二次負荷必須在額定負荷2.5層超上，最大條件下，也不能超過額定范圍，不然就會導致器械設備的損毀。額定功率方面，從相關公式中能夠看出，額定功率主要是通過額定電壓和額定電流的兩者的相乘來獲得的，從而能夠得到額定功率的具體數值。其實也是一種對電壓和電流進行控制的過程。準確度等級方面，準確度等級主要包括一等、二等、三等、四等、五等這5個等級，在使用不同計算裝置進行測量工作時，所需要的準確度等級也各不相同，為此需要結合相關標準進行科學選擇，從而挑選出和裝置最為匹配的準確度標準。

（3）科學選擇裝置。通過誤差補償裝置能夠有效降低互感器在暫態飽和狀態下所產生的各種誤差問題。誤差補償裝置的工作原理如下，通過有效措施將一次回路與二次回路之間進行隔離，通過這種方法，在一次回路出現故障問題時，就不會將影響擴大到二次回路當中，能夠避免連鎖效應，將二次回路進行獨立設置，從而降低誤差發生頻率。除此之外，對二次回路進行單獨設置還擁有其他的效用，能夠縮減設備運行過程中的接線失誤問題，從而降低回路發生故障問題的頻率。二次回路中的壓降現象也是導致計量結果出現誤差的原因之一，但是通過對二次回路進行單獨設置這一方法，能夠有效解決壓降問題，從而減少計量過程中的誤差問題，提高計量結果的準確性，促進整個工作流程的順利進行。

5 結語

綜上所述，電流互感器中的暫態飽和問題對于計量過程的影響十分大，也是計量過程中主要的影響來源，具體的原理是在一次電流的基礎上對二次電流產生一定的影響，最終造成計量誤差。想要徹底解決這一問題，應該進行全面研究，徹底消除一次電流影響，避免二次電流影響，將兩者完全隔離開來。除此之外，應該結合其他的影響因素，比如參數和設備器件的選擇等，從而將其他因素所產生的影響徹底消除干凈。