電流互感器變比檢查電流法與電壓法

文 摘 根據(jù)電流互感器的等值電路圖，討論了 2種電流互感器變比檢查試驗(yàn)方法(電流法和電壓法)的原理和特點(diǎn)，推薦一種簡(jiǎn)便可靠的電流互感器變比檢查現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法——電壓法。
    不管是老標(biāo)準(zhǔn)還是新規(guī)程，都把電流互感器交接時(shí)和更換繞組后的現(xiàn)場(chǎng)變比檢查試驗(yàn)列為重要試驗(yàn)項(xiàng)目。雖然電流互感器變比的準(zhǔn)確度應(yīng)由制造部門保證，但由于種種原因，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)偶而也能檢查出錯(cuò)誤 (大多是抽頭引錯(cuò))。因此現(xiàn)場(chǎng)變比檢查試驗(yàn)成為多年不變的項(xiàng)目。
電流互感器工作原理大致與變壓器相同，不同的是變壓器鐵心內(nèi)的交變主磁通是由一次線圈兩端交流電壓所產(chǎn)生，而電流互感器鐵心內(nèi)的交變主磁通是由一次線圈內(nèi)電流所產(chǎn)生，一次主磁通在二次線圈中感應(yīng)出二次電勢(shì)而產(chǎn)生二次電流。
　　從電流互感器工作原理可知：決定電流互感器變比的是一次線圈匝數(shù)與二次線圈匝數(shù)之比，影響電流互感器變比誤差的主要原因有：

(1)電流的大小，比差和角差隨二次電流減小而增大；

(2) 二次負(fù)荷的大小，比差和角差隨二次負(fù)荷減小而減��；

(3)二次負(fù)荷功率因數(shù)，隨著二次負(fù)荷功率因數(shù)的增大，比差減小而角差增大；   (4) 電源頻率的影響；

(5)其它因素。電流互感器內(nèi)部參數(shù)也可能引起變比誤差，如二次線圈內(nèi)阻抗、鐵心截面、鐵心材料、二次線圈匝數(shù)等，但這是由設(shè)計(jì)和制造決定的。
　　電流互感器變化的誤差試驗(yàn)應(yīng)由制造廠在出廠試驗(yàn)時(shí)完成或在試驗(yàn)室進(jìn)行。而電流互感器變比現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)屬于檢查性質(zhì)，即不考慮上述影響電流互感器變比誤差的原因而重點(diǎn)檢查匝數(shù)比。根據(jù)電工原理，匝數(shù)比等于電壓比或電流比之倒數(shù)。因此測(cè)量電壓比和測(cè)量電流比都可以計(jì)算出匝數(shù)比。                        1　試驗(yàn)方法分析
現(xiàn)根據(jù)試驗(yàn)接線圖和等值電路圖分別討論電壓法和電流法檢查電流互感器變化試驗(yàn)的原理和特點(diǎn)。
1.1　電流法
1.1.1 　試驗(yàn)原理
電流法檢查電流互感器變比試驗(yàn)接線圖如圖1所示。

圖 1　電流法 的試驗(yàn)接線

電流源包括 1 臺(tái)調(diào)壓器、1 臺(tái)升流器；L 1 、L 2 電流互感器一次線圈2 個(gè)端子；K 1 、K 2 電流互感器二次線圈2個(gè)端子；A 1 電流表(測(cè)量電流互感器一次電流)；A 2 電流表(測(cè)量電流互感器二次電流)                              電流法檢查電流互感器變比等值電路圖如圖 2所示。

圖 2　電流法的等值電路                                                 電流源；A——電流表；I 1 電流互感器的一次電 流；I 2 ′折算到一次側(cè)的電流互感器二次電流； r 1 、x 1 電流互感器一次線圈電阻、漏抗；r 2 ′、x 2 ′折算到 一次的電流互感器二次線圈電阻、漏抗；Z m 電流互感器激磁抗。當(dāng)電流互感器正常運(yùn)行時(shí)二次線圈處于短路狀態(tài)，鐵心磁密很低，即 Z m 很大。從等值電路圖可知，當(dāng)Z m 很大時(shí)，I 1 ＝I 2 ′。
1.1.2 　電流法試驗(yàn)的特點(diǎn)                                                電流法的優(yōu)點(diǎn)是基本模擬電流互感器實(shí)際運(yùn)行(僅是二次負(fù)荷的大小有差別)，從原理上講是一種無可挑剔的試驗(yàn)方法，同時(shí)能保證一定的準(zhǔn)確度，也可以說是一種容易理解的試驗(yàn)方法。但是隨著系統(tǒng)容量增加，電流互感器電流越來越大，可達(dá)數(shù)萬安培�，F(xiàn)場(chǎng)加電流至數(shù)百安培已有困難，數(shù)千安培或數(shù)萬安培幾乎不可能。降低一些試驗(yàn)電流對(duì)減小試驗(yàn)容量沒有多大意義，降低太多則電流互感器誤差驟增。                                            

1.2        電壓法

1.3        1.2.1 電壓法試驗(yàn)原理
電壓法檢查電流互感器變比試驗(yàn)接線圖如圖3所示。

圖 3　電壓法的試驗(yàn)接線圖              電壓源(1 臺(tái)調(diào)壓器)；L 1 、L 2電流互感器一次線，圈2個(gè)端子；K 1 、K 2電流互感器二次線圈2個(gè)端子；V電壓表，測(cè)量電流互感器二次電壓；mV毫伏表，測(cè)量電流互感器一次電壓。 電壓法檢查電流互感器變比等值電路圖如圖 4所示。

圖 4　電壓法的等值電路    

電壓源；V電壓表；mV毫伏表；I 0電流 互感器激磁電流；U 1電流互感器一次電壓； U 2 折算到一次側(cè)的電流互感器二次電壓； r 1 、x 1電流互感器一次線圈電阻、漏抗； r 2 ′、x 2 ′——折算到一次側(cè)的電流互感器二次線圈電阻、漏抗； Z m 電流互感器激磁阻抗。   當(dāng)電壓法測(cè)電流互感器變比時(shí)，一次線圈開路，鐵心磁密很高，極易飽和。電壓 U 2 ′稍高，勵(lì)磁電流I 0 增大很多。    

從等值電路圖可得下式：      U 2 ′＋I 0 ×(r 2 ′＋jx 2 ′)＝U 1       從式中可知引起誤差的是 I 0 ×(r 2 ′＋jx 2 ′)，變比較小、額定電流5A的電流互感器二次線圈電阻和漏抗一般小于1Ω，變比較大、額定電流為1A的電流互感器二次線圈電阻和漏抗一般1～15Ω。以1臺(tái) 220 kV、2500A／1 A電流互感器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為例：二次線圈施加電壓250 kV，一次線圈測(cè)得電壓100 mV，此時(shí)二次線圈激磁電流約2mA，二次線圈電阻和漏抗約15Ω，I 0 ×(r 2 ′＋jx 2 ′)＝30 mV。30mV與250 V相比不可能引起誤差。

　　從上述分析可知：電壓法測(cè)量電流互感器變比時(shí)只要限制激磁電流I 0 為mA級(jí)，即可保證一定的測(cè)量精度。                                         1.2.2 　電壓法試驗(yàn)的特點(diǎn)
電壓法的最大的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)設(shè)備重量較輕，適合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，只需要1個(gè)小調(diào)壓器、1塊電壓表、1塊毫伏表。僅僅是要注意限制二次線圈的勵(lì)磁電流小于10mA，即可保證一定的準(zhǔn)確度。                                               2　結(jié)論
(1)用電流法檢查電流互感器變比的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)需要笨重的試驗(yàn)設(shè)備，而且達(dá)到數(shù)千安培幾乎不可能。若試驗(yàn)電流降低太多，則電流互感器誤差驟增。
(2)用電壓法檢查電流互感器變比的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)僅需要1個(gè)小調(diào)壓器、1塊電壓表、1塊毫伏表，是一種簡(jiǎn)便可靠的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法。