電流互感器現場試驗中誤差大幅度偏差問題的研究

張偉亞

摘 ?要：近年來，電流互感器產品出廠試驗合格問題受到人們的廣泛關注，產品從出廠整理、包裝、運輸，再到用戶現場，經常存在試驗誤差問題。基于此，該文以電流互感器誤差偏差問題作為研究對象，根據電流互感器的結構原理，分別從一次繞組串聯并聯、一次繞組故障、二次繞組故障等方面，闡述電流互感器現場試驗過程中誤差出現大幅度偏差問題。

關鍵詞：電流互感器 ?現場試驗 ?大幅度偏差

中圖分類號：TM452 ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（a）-0041-02

電流互感器從出廠到使用，人們需要通過現場試驗了解電流互感器存在的誤差，如果誤差處于允許范圍內，該電流互感器可以投入使用，如果誤差超過額定范圍，設備需要額外檢驗。作為變換電流的變壓器，電流互感器在正常使用條件下，互感器二次繞組接測量儀器儀表，人們需要觀察電流實際變化情況，從而掌握電流互感器的誤差信息。

1 ?電流互感器的結構原理分析

電流互感器現場試驗中，線路一次電流通過，并產生變化時，電流互感器二次電流也會產生相應的變化，相關信息也會同時傳遞給儀器儀表設備。為了滿足人們對多種一次二次電流比值變化需求，在設計電流互感器產品的時候，就會按照相關標準通過一次繞組多匝或二次繞組多抽頭實現電流互感器的優化設計。應用到的磁動勢平衡方程為I1N1=I2N2，其中一次繞組就是采用一次繞組串聯與并聯切換接入的方式，在不同電流情況下保證電流互感器的匝數不變化，通過保持該數據的不便得到通過電流互感器的電流比，而二次繞組指的是通過不同的抽頭，與一次電流相互對應，進而得到通過電流互感器的電流比[1]。

2 ?電流互感器現場試驗中誤差大幅度偏差問題分析

2.1 一次繞組串聯、并聯結構原理分析

研究人員使用電流互感器進行現場試驗，實驗中發現電流互感器誤差出現了較大程度的偏差問題。分析一次繞組串并聯原理，了解電位聯接情況，查看電流互感器的儲油柜電位，明確了通過電流互感器的電流基本走向。一次繞組視為一匝，不管電流互感器是串聯還是并聯的聯接方式，電位都要同電流互感器儲油柜完成相連，并且與電流互感器端子處保持絕緣狀態。這樣才能夠保證電流互感器的電流走向不會發生改變，還能夠保證儲油柜不會在電場內發生懸浮放電的現象[2]。

2.2 一次繞組故障分析

2.2.1 產品內部故障

分析電流互感器產生誤差的原因，首先要考慮到電流互感器自身是否存在故障。電流互感器出廠之后，在運輸或安裝過程中如果絕緣發生損壞，那么部分電位就有可能與儲油柜相通，電流互感器電流走向也會因此發生變化。一次電流通過電流互感器的儲油柜，發生反流，部分電流實際情況上并沒有通過電流互感器下部油箱二次繞組，進而使電流互感器一次電流對二次電流產生的勵磁發生改變，導致誤差發生嚴重的偏離。這種故障問題出現時，人們現場對電流互感器進行試驗，發現每個二次繞組產生的誤差都不符合設備規格要求，且誤差出現大幅度偏差問題。經過研究人員的科學統計，這種情況比較少，因此診斷故障時很容易辨別故障原因[2]。

2.2.2 現場試驗過程中一次母線聯接故障

針對電流互感器進行現場試驗時，母線連接了電流互感器的子端，側母線和儲油柜之間的絕緣距離小，或者二者出現搭接現象，甚至是側母線與儲油柜上螺栓搭接在一起，都會引發一次電流在通過儲油柜時出現分流現象。這一現象就會改變一次電流對二次電流的勵磁，產生的誤差也會偏大。比如某廠家生產的電流互感器產品，傳感器可以測量頻率范圍：從0.7Hz到350MHz，電流范圍從：50mA到500kA的任意電流信號，包括測量瞬態信號、諧波、脈沖、正弦型、射頻以及各種復雜電路信號，且保證測試精度不低于1%。使用者收到產品后，先對電流互感器進行試驗，發現側母線和儲油柜上部螺栓出現了搭接現象，正是因為這一原因產生的電流誤差。隨后，該用戶在電流互感器產品廠家指導下，將側母線與螺栓搭接處進行調整，再次經過實驗后，電流互感器的誤差合格。經過猜想，該用戶產生誤差大幅度偏差的原因應該是電流互感器在運輸環境中的問題。

與上文提到的內容相同，出現這一故障時，電流互感器每一個二次繞組誤差均不合格，且誤差的偏差比較大，但是電流互感器產品沒有出現漏油情況，外觀上也沒有遭到損壞。經過分析得知，出現這種問題是比較普遍的，這與用戶對電流互感器結構不夠了解有關，雖然用戶購買了電流互感器，但是對互感器上儲油柜聯接情況并不了解，試驗時如果誤差不合格，需要將母線連接的問題進行排除，然后再繼續考慮[3]。

2.3 二次繞組故障原因分析

2.3.1 二次繞組外絕緣破損形成短路環引發故障

當電流互感器產品出現后，會經過一系列程序被消費者購買。電流互感器在運輸環節中最容易出現故障，即使產品出廠時已經被檢測合格，但是由于運輸距離遠，二次繞組的數量比較多，經過長期顛簸下，二次繞組外絕緣部分容易發生損壞現象。人們對電流互感器加以試驗時，就會出現導線短接問題。出現這種情況一般屬于個別電流互感器二次繞組誤差偏差過大，而不是整個電流互感器的二次繞組不合格。經過統計可知，這一故障現象發生概率很低，只屬于個別故障情況。

2.3.2 現場試驗中二次繞組開路分析

電流互感器在運行中，二次回路必須接有負荷，或者直接短路。如果一次繞組中存在電流，二次繞組呈現出開路狀態，那么二次反磁現象并不存在，一次繞組的磁勢被用來勵磁，容易造成電流互感器的開路電壓情況。最終，二次繞組鐵心出現剩磁，如果人們沒有對這一現象加以關注，直接將未通過試驗的電流互感器拿來使用，將會導致不退磁現象，誤差也會持續增大，甚至會危及使用者的人身安全。經過分析得知，出現這種狀況一般情況下屬于電流互感器的二次繞組誤差不合格，并不是整個電流互感器產品不合格，這一故障現象與上文提到的故障同樣屬于個別想象，并不常見。

2.3.3 現場試驗中帶抽頭二次繞組短接分析

研究人員對電流互感器展開多樣化誤差分析，為了滿足使用者對電流互感器的高質量要求，廠家在設計電流互感器繞組時使用了抽頭式二次繞組。使用的時候，多個抽頭情況下二次繞組除了有一組需要接入電流互感器以外，剩下的繞組不能和抽頭進行短接。按照上文提到的電流互感器磁動勢平衡方程，需要探究通過電流互感器的負荷電流情況，將兩個并聯的繞組進行磁通。

2.4 現場試驗結果分析

根據上文提到的與電流互感器相關的誤差假設，對于一次繞組部位來說，不管是外部環境聯接問題，還是內部環境自身缺陷問題，整個電流互感器產品的二次繞組全部誤差不合格。研究人員在進行電流互感器產品現場試驗時，需要對一次繞組接入母線額外注意，明確母線不可以直接與端子以外任何金屬構件聯接，防止電流通過電流互感器儲油柜時發生分流現象。如果電流互感器上存在多個抽頭，二次繞組除了有一組接入以外，不能讓剩下的二次繞組與抽頭短接。如果不使用二次繞組，并發生了短接現象，將會感應出較高的開路電壓，嚴重情況下會危及個人人身安全。因此，人們在使用電流互感器時需要掌握它的實用特點：使用簡單，非接觸測量;擅長測量高脈沖，崎嶇電流信號;不能測量直流信號;需要考慮發熱;需要防止磁飽和現象。

3 ?結語

總而言之，隨著檢測技術的發展，人們針對電流互感器展開現場試驗時，可以按照一次繞組與二次繞組的實際情況查看是否有誤差偏大問題。如果二次繞組的接線沒有問題，可以考慮絕緣是否被損壞、電流互感器內部是否存在環流電流現象，通過有效的措施解決問題。

參考文獻

[1] 陳麗林，謝琳，肖方.電力計量互感器誤差的現場測試技術分析[J].通信電源技術，2019，36（2）：235-236.

[2] 周遷.剩磁對電流互感器誤差的影響[J].通信電源技術，2018，35（12）：32-33.

[3] 王子凱.電流互感器現場試驗中誤差大幅偏差問題的研究[J].變壓器，2018，55（5）：67-68.