電流互感器變比檢查電流法與電壓法

文 摘 根據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方法(電流法和電壓法)的原理和特點，推薦一種簡便可靠的電流互感器變比檢查現場試驗方法——電壓法。
    不管是老標準還是新規(guī)程，都把電流互感器交接時和更換繞組后的現場變比檢查試驗列為重要試驗項目。雖然電流互感器變比的準確度應由制造部門保證，但由于種種原因，現場試驗時偶而也能檢查出錯誤 (大多是抽頭引錯)。因此現場變比檢查試驗成為多年不變的項目。
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的交變主磁通是由一次線圈兩端交流電壓所產生，而電流互感器鐵心內的交變主磁通是由一次線圈內電流所產生，一次主磁通在二次線圈中感應出二次電勢而產生二次電流。
　　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與二次線圈匝數之比，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) 二次負荷的大小，比差和角差隨二次負荷減小而減�。�

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

(5)其它因素。電流互感器內部參數也可能引起變比誤差，如二次線圈內阻抗、鐵心截面、鐵心材料、二次線圈匝數等，但這是由設計和制造決定的。
　　電流互感器變化的誤差試驗應由制造廠在出廠試驗時完成或在試驗室進行。而電流互感器變比現場試驗屬于檢查性質，即不考慮上述影響電流互感器變比誤差的原因而重點檢查匝數比。根據電工原理，匝數比等于電壓比或電流比之倒數。因此測量電壓比和測量電流比都可以計算出匝數比。                        1　試驗方法分析
現根據試驗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的原理和特點。
1.1　電流法
1.1.1 　試驗原理
電流法檢查電流互感器變比試驗接線圖如圖1所示。

圖 1　電流法 的試驗接線

電流源包括 1 臺調壓器、1 臺升流器；L 1 、L 2 電流互感器一次線圈2 個端子；K 1 、K 2 電流互感器二次線圈2個端子；A 1 電流表(測量電流互感器一次電流)；A 2 電流表(測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。當電流互感器正常運行時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Z m 很大時，I 1 ＝I 2 ′。
1.1.2 　電流法試驗的特點                                                電流法的優(yōu)點是基本模擬電流互感器實際運行(僅是二次負荷的大小有差別)，從原理上講是一種無可挑剔的試驗方法，同時能保證一定的準確度，也可以說是一種容易理解的試驗方法。但是隨著系統(tǒng)容量增加，電流互感器電流越來越大，可達數萬安培�，F場加電流至數百安培已有困難，數千安培或數萬安培幾乎不可能。降低一些試驗電流對減小試驗容量沒有多大意義，降低太多則電流互感器誤差驟增。                                            

1.2        電壓法

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

圖 3　電壓法的試驗接線圖              電壓源(1 臺調壓器)；L 1 、L 2電流互感器一次線，圈2個端子；K 1 、K 2電流互感器二次線圈2個端子；V電壓表，測量電流互感器二次電壓；mV毫伏表，測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。   當電壓法測電流互感器變比時，一次線圈開路，鐵心磁密很高，極易飽和。電壓 U 2 ′稍高，勵磁電流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 220 kV、2500A／1 A電流互感器現場試驗數據為例：二次線圈施加電壓250 kV，一次線圈測得電壓100 mV，此時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：電壓法測量電流互感器變比時只要限制激磁電流I 0 為mA級，即可保證一定的測量精度。                                         1.2.2 　電壓法試驗的特點
電壓法的最大的優(yōu)點是試驗設備重量較輕，適合現場試驗，只需要1個小調壓器、1塊電壓表、1塊毫伏表。僅僅是要注意限制二次線圈的勵磁電流小于10mA，即可保證一定的準確度。                                               2　結論
(1)用電流法檢查電流互感器變比的現場試驗需要笨重的試驗設備，而且達到數千安培幾乎不可能。若試驗電流降低太多，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場試驗僅需要1個小調壓器、1塊電壓表、1塊毫伏表，是一種簡便可靠的現場試驗方法。