互感器特性對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和計(jì)量影響的研究

姚堯

國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院 黑龍江哈爾濱 150000

1 互感器的工作原理

電流互感器和電壓互感器是兩種類型的變壓器，它們是電能計(jì)量中的信息源。變壓器的主要功能有三個(gè)：（1）電力系統(tǒng)中一、二次系統(tǒng)的隔離；（2）將高值電壓/電流轉(zhuǎn)換成低值電壓/電流；（3）標(biāo)準(zhǔn)化，將不同的電壓等級(jí)和不同的電流大小轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的100V電壓電流或5A、1A電流電壓，從而方便使用。變壓器的結(jié)構(gòu)和原理與普通變壓器相似。它由兩個(gè)閉合繞組（一次繞組和二次繞組）組成。繞組匝數(shù)為N和N，分別。電壓互感器的特性與普通降壓變壓器相似。一次繞組與電網(wǎng)平行，二次繞組與二次設(shè)備的電壓線圈平行。電壓線圈的阻抗很高，二次回路相當(dāng)于開路。在運(yùn)行中，為了防止二次回路的短路，經(jīng)常設(shè)置熔斷器和斷路器，以防止元件短路。電流互感器的一次繞組與電力設(shè)備串聯(lián)，二次繞組與二次設(shè)備的電流線圈（如電能表）串聯(lián)。電能表的電流線圈內(nèi)阻很小，所以電流互感器相當(dāng)于二次短路運(yùn)行的變壓器。電流互感器的磁通密度一般設(shè)計(jì)在0．O8-O．1T范圍內(nèi)，磁損耗小。正常運(yùn)行時(shí)，建立磁場(chǎng)能量所用的勵(lì)磁安培數(shù)相對(duì)較小，漏電流在一次安培數(shù)中的比例也為ql-jb，約占0．3-1。勵(lì)磁電流匝數(shù)的主要作用是在磁芯中建立磁通量，保證能量從一次側(cè)順利地傳遞到二次側(cè)。變壓器設(shè)備是電能計(jì)量的重要組成部分。只有保證一次側(cè)電壓/電流向二次側(cè)順利傳遞，保證一次側(cè)電流與二次側(cè)電流在比例/相位上的一致性，才能保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。因此，電流互感器及其二次回路對(duì)電能數(shù)值測(cè)量的精度有很大的影響[1]。

2 電能計(jì)量裝置的誤差來源的分析

計(jì)算裝置主要銷售電能計(jì)量裝置，主要用于測(cè)量電力企業(yè)和用戶的電能。這是交易的法律證據(jù)。因此，計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響交易雙方的公平性和公平性，也直接影響交易雙方的利益。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，經(jīng)濟(jì)體制也在不斷完善。電能計(jì)量精度已成為電力系統(tǒng)的重要組成部分。但在實(shí)際應(yīng)用中，電能計(jì)量還存在一些問題，造成電能計(jì)量工作中的一些誤差，影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。

2.1 電能表選型不合理

通過大量的實(shí)際研究表明，如果用戶的負(fù)載電流發(fā)生較大變化，或?qū)嶋H使用的電流很小，甚至達(dá)不到電流互感器一次額定電流的一半，在這種情況下，長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)影響測(cè)量的精度。如果測(cè)量三相四線制功率，三相三線制電度表會(huì)產(chǎn)生附加誤差；另外，如果三相負(fù)載不平衡，則中性點(diǎn)有電流，則會(huì)產(chǎn)生附加誤差[2]。

2.2 電能表質(zhì)量問題

電子式電能表的誤差來源主要有電壓取樣器和電流取樣器。電子式電度表電流取樣器是由錳銅合金板制成的。溫度系數(shù)小，電阻隨溫度變化。它是非線性的。這將導(dǎo)致電子式電度表誤差的溫度效應(yīng)呈現(xiàn)非線性變化性變化。

3 互感器特性特點(diǎn)對(duì)電能表計(jì)量的影響

3.1 電能表

（1）感應(yīng)式電度表。感應(yīng)式電度表是由交變磁場(chǎng)和感應(yīng)電流相互作用而工作的。這是基于在設(shè)計(jì)中考慮的積極選擇。但在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，諧波含量較高。當(dāng)負(fù)載電壓和電流波形被諧波摻雜時(shí)會(huì)發(fā)生畸變。畸變波形隨頻率的變化而變化，影響感應(yīng)式電度表中電壓線圈阻抗和轉(zhuǎn)臺(tái)阻抗的大小。它不僅改變了電度表的工作磁通環(huán)境，而且還引起了驅(qū)動(dòng)元件、旋轉(zhuǎn)元件和儀表的工作。混亂，導(dǎo)致電能測(cè)量誤差造成過度損耗。

（2）電子式電度表。電子式電度表依靠數(shù)字電度表逐步形成數(shù)字、多功能的標(biāo)準(zhǔn)電度表。倍增器是整個(gè)電子式電度表的核心部件。電度表采用乘法器實(shí)現(xiàn)電壓、電流測(cè)量的計(jì)算，從而完成了功率的測(cè)量。因此，倍增器的計(jì)算精度直接影響到電能表的測(cè)量精度。然而，隨著時(shí)代的進(jìn)步，電能表內(nèi)部測(cè)量方法也逐漸得到改進(jìn)，乘數(shù)內(nèi)部測(cè)量算法產(chǎn)生的誤差可以忽略不計(jì)，不在誤差考慮的范圍之內(nèi)。

3.2 諧波對(duì)感應(yīng)式電度表測(cè)量的影響

感應(yīng)式電度表只能在非常窄的頻率范圍內(nèi)工作，接近50赫茲。當(dāng)接收到的電流、電壓信號(hào)為正弦波時(shí)，通過電度表內(nèi)部元件的電磁感應(yīng)，可以準(zhǔn)確計(jì)算流經(jīng)電度表的電能。然而，現(xiàn)代智能電網(wǎng)中含有大量的諧波，電力系統(tǒng)中的電壓、電流波形會(huì)受到諧波的畸變。在這種復(fù)雜的情況下，感應(yīng)式電度表的測(cè)量精度難以保證，影響到測(cè)量精度[3]。

4 波形對(duì)電子式電度表測(cè)量的影響

研究表明，在較寬的頻率范圍（50-2500Hz）內(nèi)，電壓傳輸比與標(biāo)準(zhǔn)額定比0．01之間存在誤差。由于電網(wǎng)諧波含量主要為3、5、7次諧波，相應(yīng)的傳動(dòng)比低于額定傳動(dòng)比，因此電壓互感器二次側(cè)測(cè)得的3、5、7次諧波含量均小于實(shí)際值。在諧波范圍內(nèi)，測(cè)量用低壓電流互感器的電流誤差均為負(fù)，表明二次側(cè)電流小于額定電流。

變壓器諧波條件下的傳動(dòng)比修正系數(shù)曲線。根據(jù)修正系數(shù)曲線可以看出，當(dāng)電網(wǎng)電壓和電流流過變壓器時(shí)，二次側(cè)電壓和電流的測(cè)量值應(yīng)偏離理想值。通過電能表的不準(zhǔn)確信號(hào)會(huì)導(dǎo)致電能計(jì)量出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的誤差，嚴(yán)重影響電力企業(yè)和用戶之間的關(guān)聯(lián)性。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電能的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)電能計(jì)量的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。為了保障電力企業(yè)和用戶的合法權(quán)益，電能計(jì)量管理人員必須深入了解電流互感器的核心內(nèi)容，深入分析電能計(jì)量的影響因素，確保電力的合法權(quán)益和電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，可以有效提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電力企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。