電流互感器對電能計量的影響研究

趙軒

佛山市質量計量監督檢測中心 廣東佛山 528000

隨著我國經濟不斷的增長與發展，人們的生活水平越來越高，用于生產和娛樂過程中所需要的電能也越來越多。電力企業為了能夠在當下的市場競爭當中，占據自己的一席之地，就必須不斷提高自己的核心競爭力，以增加企業的經濟效益。而其中的電能計量就是有效地提高企業經濟效益的重要方式之一。所以，要深入分析與研究電流互感器的工作原理和電流互感器與電能計量之間的關系，充分地將電流互感器的作用發揮出來，提高電能計算的整體精準性。

1 電流互感器的具體影響

1.1 電流互感器在檢修方面產生的影響

電流互感器作為準確計量電能的主要裝置，需要非常專業的人員來對電流互感器進行專業的分析、檢查與維修。眾所周知，電能在運輸的過程中由于電阻等問題會產生一定量的消耗，為了保證電力用戶可以正常地使用電能，就需要在輸出時加大一些電壓。但是如果增加的電壓過大，就會使輸出的電能不符合相應的用電條件，導致用戶無法正常地使用電能。如果電流互感器出現故障卻沒有及時被發現，可能會導致電流變得非常不穩定，對整個電力系統造成很大的負荷壓力。一旦電能出現了誤差，會讓相關的電力部門承受巨大的損失。因此，在電流互感器的檢修方面，一定要讓專業的技術人員進行，并對電流互感器進行反復的確認，確保問題不會發生[1]。

1.2 電流互感器選擇方面對計量的影響

只有合理地選擇電流互感器，才能更準確地對電能進行計量。如果選擇的電流互感器不符合相應經過的電流。就會在電流互感器在實際使用時，出現電流互感器一次繞組流經電流時，產生一定的消耗的現象。這里產生的消耗方式，有概率和電流戶跟其二次繞組產生相對的感應電流勢，這樣就會導致鐵芯會出現磁通現象。通常情況下，選擇了合適的電流互感器時不會發生這種情況的。但是沒有選擇合適的電流互感器就會使鐵芯在不斷地消耗時會對電量互感器造成一定的影響，甚至會導致出現嚴重的誤差[2]。所以，在選擇電流互感器時，要避免電路互感器的鐵芯，由于沒有選擇對應徑流電流的電流互感器出現過度消耗的問題。

1.3 電流互感器在誤差方面產生的影響

當前的市場上出售的電能表等產品，經過實際調查，得出都有著或大或小誤差的結論。電能計量出現誤差的原因，與這些沒有質量保證的產品有著很大的關系。而這些產品的質量問題又是由于一些無良廠商，為了更多的經濟利益，降低了制作的成本，偷工減料，原材料也存在著很嚴重的質量問題。其中的一些生產廠家，會使用三類磁鋼作為生產電流互感器的原材料。三類磁鋼這種材料存在著很大的質量問題，還會使產品出現失磁現象。在不斷減少電能表的電阻的同時還會增加自己本身的轉動速度，這種狀態的電流互感器基本不可能保證電能計量的準確度。由于三類磁鋼的特殊性，剛剛使用時與正常的電流互感器一樣，只有在使用了一段時間后才出現失磁現象。因此就算在購買電流互感器時做到了認真的檢查與排查，也很難找出這些質量問題嚴重的電流互感器，還會給相應的電力企業造成巨大的損失[3]。

1.4 電流互感器在超負荷或低負荷狀態時對電能計量的影響

根據實際操作可知，只有在負載電流在額定電流的120%以內，負載的電流越大，電流互感器對電能計量的誤差就越小，呈負相關。但是當負載的電流超過了額定電流的120%之后，電流互感器對電能計量的誤差與負載電流的大小呈正相關。還有一種特殊情況就是，當負載電流很小，甚至不超過額定電流的1%時，電流互感器對電能計量的誤差，會隨著負載電流的減小而增大。根據國家在2010年出臺的相關文件規定，電流互感器在進行測量電流時需要將額定功率與二次負荷的數值確保在0.25-1中間，這樣才能保證電流互感器在測量電流時產生的數據誤差不超過國家相關規定中的限值。也就是說，只有二次負載的電流處于額定電流25%～100%這一區間時，電流互感器對電能進行計量時的結果誤差最小。目前市場上的電流互感器，都會在自身的銘牌上標有自身的額定負荷電流，其中一大部分的電流互感器還標注了自身的負荷電流的下限。另外一部分沒有標注自身負載電流下限的電流互感器對于額定二次電流5A，額定負荷7.5VA及以下的電流互感器，下限負荷為2.5VA；額定負荷電阻小于0.2Ω的電流互感器下限負荷為0.1Ω。因此，在電力企業實際使用電流互感器時，應該保證二次負載電流在電流互感器的負荷電流范圍內，才能減少誤差，更加準確地對電能進行計量。

2 電流互感器實際操作中對電流計量的影響

不同類型的企業在實際生產過程中，用電情況不同，比如連續用電、階段性用電、間歇性用電與不確定性用電等等狀況，基本不可能使用電量保持恒定。比如一個工廠在生產旺季白天的最高負載電流為200A，這大大超過了電流互感器的額定電流，導致對電流互感器對電能計量產生誤差，計量出的結果與工廠實際用電量不相同。而當工廠正常生產時，負載電流又會大幅度降低，當工廠停止生產時負載電流可以降到0.5A甚至更低，這時的負載電流不到電流互感器額定電流的1%，電能計量的結果也會產生誤差。根據這種情況，對電流互感器的誤差進行檢查，具體數據如表1所示。

由表1的數據可以得知，當通過電流互感器的實際負載電流與額定電流越接近時，結果越準確。

表1 電流互感器的誤差

在相同情況下，對于電流互感器匹配的電能表進行檢測，負載電流選擇為標定電流Ib的10%～500%，其功率因數為1.0，檢定點為標定電流的10%、50%、100%、400%、450%、500%，電能表的誤差具體數值如表2所示。

表2 電能表的誤差

根據表2的數據可知，一旦實際使用中的負載電流超過電能表的最大額定電流時，過載電流越大，電能表產生的誤差越大。

綜上所述，電流互感器會因為超負荷運行造成誤差變大，電能表也會因此導致精度降低。這樣的結果就會導致，超負荷運行狀態越嚴重，對電能計量的偏差也就越大。假設某工廠的三項電路，所安裝的電流互感器的額定電流是15安培。三項電路并不是完全正常連接的，其中電流線路中存在一個電流表，并且這個電路中的功率表與電能表之間還存著電流回路。電流互感器的繞組也會對電路產生一定的影響。電流表與功率表安裝在一起，電能表與互感器安裝在開關附近，其中是使用銅制電纜進行相連的，存在一定的電阻。整個電路的總長度一共為7m，因此電流互感器的二次負載的實際數據為：

式中：S2I代表電流互感器的二次實際負載，VA。

Kjx代表二次回路導線接線系數為。

Kjx2代表串聯線圈總阻抗接線系數為1。

I2n代表電流互感器二次額定電流，A。

Zm代表二次接入電能表電流線圈總阻抗，Ω。

Rk代表二次回路接頭接觸電阻Ω，一般取（0.05-0.1）Ω，此處取0.1Ω。

ρ代表銅導電率，ρ=57m/Ω·mm2。

A代表二次回路導線截面，mm2。

根據上述的公式，再對電流互感器的實際負載進行計算：

根據上述公式計算的結果可知，電流互感器是在超負荷運行的，導致電能計量時出現了一定的誤差。因此，在實際生活中對電能進行計量時，還必須注意到低壓電損對電能計量產生的影響。

3 結語

綜上所述，電流互感器的檢修、選擇、誤差以及超負荷或者低負荷運行時，都會導致電能計算出現誤差，也就降低了電能計量的準確性。在目前這種情況下，企業應該及時地發現電流互感器的問題，并及時地解決問題，從本文提到的幾個方面入手，實現企業經濟效益的穩定增長。