电流互感器倍率错误对计量的影响

胡杰   张静东    胡皓然    邓冬云    张琪

随州市三新供电服务有限公司  湖北广水   432700     国网湖北电力有限公司广水市供电公司 湖北广水   432700   武汉电力职业技术学院  湖北武汉 430000  随州市三新供电服务有限公司  湖北广水   432700  随州市三新供电服务有限公司  湖北广水   432700 

【摘要】本文研究了电流互感器倍率错误对计量的影响，分析了倍率错误的原因，包括超过额定电流、使用寿命及过载等因素。为解决这一问题，本文提出了一种新型的互感器倍率核准仪的功能规划，包括直观简单的倍率核准方法、一次接线完成核相与倍率核查工作以及保证测量人员安全的措施。该研究对于提高电能计量的准确性和可靠性具有重要意义。

【关键词】电流互感器；倍率错误；计量

一、引言

电流互感器是供电系统中重要的设备，其工作原理及应用广泛。然而，在使用过程中，电流互感器倍率错误是一个常见的问题，对计量准确性产生重要影响。本文将探讨电流互感器倍率错误的原因及其对计量的影响，并介绍一种新型的互感器倍率核准仪的功能规划。

二、电流互感器的工作原理及应用

2.1 电流互感器的工作原理

电流互感器是一种基于电磁感应原理工作的特殊变压器。其结构通常由铁芯、一次绕组、二次绕组以及绝缘材料等组成。当一次侧电流流过时，铁芯中的磁场发生变化，从而在二次侧产生感应电流。这个感应电流的大小与一次侧电流成正比，实现了电流的变换。

具体来说，当一次侧电流Ip流过一次绕组时，它在铁芯中产生一个磁场。这个磁场穿过二次绕组，从而在二次绕组中产生一个感应电动势Es。根据电磁感应定律，这个感应电动势与一次侧电流的变化率成正比。因此，当一次侧电流发生变化时，二次侧产生的感应电流Is也会随之变化，且保持与一次侧电流的比例关系不变。

2.2 电流互感器在供电系统中的应用

在供电系统中，电流互感器扮演着至关重要的角色。它们被广泛应用于电力系统中的测量、保护和控制等方面。具体来说，电流互感器的应用主要体现在以下几个方面：

（1）电能计量：电流互感器用于将高电压、大电流转换为低电压、小电流，以便于电能计量装置进行准确的测量。通过测量二次侧的电流和电压，可以计算出电力系统的有功功率、无功功率和电能等参数，为供电企业提供计费依据。

（2）继电保护：在电力系统中，继电保护装置用于检测故障并采取相应的保护措施以防止设备损坏和事故扩大。电流互感器作为继电保护系统的重要组成部分，为继电保护装置提供准确的电流信号。当电力系统中发生故障时，继电保护装置根据电流互感器提供的信号进行判断，并采取相应的保护措施，如切断故障电路等。

（3）电力系统监控：电流互感器还可用于电力系统的实时监控和调度。通过对电流互感器二次侧信号的采集和处理，可以实时监测电力系统的运行状态，如各支路的电流、电压、功率因数等参数。这些数据可以用于电力系统的调度和运行管理，提高电力系统的安全性和经济性。

三、电流互感器倍率错误的原因分析

3.1 超过额定电流导致倍率失准

当电流互感器一次侧电流超过额定值时，铁芯中的磁场饱和，导致二次侧电流不能准确反映一次侧电流的变化。这种情况下，二次侧电流会相应增加，但与一次侧电流的比例关系发生变化，从而导致倍率失准。具体来说，当一次侧电流超过额定值时，电流互感器的磁通密度增加，铁芯中的磁阻增大，使得二次侧感应电动势减小，进而导致二次侧电流减小。但是，由于二次侧电流的减小程度小于一次侧电流的增加程度，因此倍率会偏大。

在实际应用中，“小马拉大车”现象是一种常见的超过额定电流导致倍率失准的情况。例如，一个额定电流为100A的电流互感器在实际运行中，一次侧电流达到了120A，那么二次侧电流也会相应增加，导致倍率失准。这种情况下，线损异常多半出现高损。因此，在选择电流互感器时，应根据实际负载情况选择合适的额定电流，以避免超过额定电流导致倍率失准的问题。

3.2 电流互感器使用寿命及过载对倍率的影响

电流互感器也有使用寿命。长年使用后，铁芯和绕组等部件会出现老化、磨损等现象，导致电流互感器的性能下降，倍率偏差过大，从而导致计量失准。此外，过载使用也会对电流互感器的性能产生影响。当电流互感器长时间过载运行时，铁芯和绕组等部件的温度会升高，导致材料的磁性能发生变化，从而影响电流互感器的准确性和稳定性。

在实际应用中，“大马拉小车”现象是一种常见的由于电流互感器使用寿命及过载导致的倍率错误情况。例如，一个额定电流为500A的电流互感器在实际运行中，客户侧一次电流只有150A左右，虽然电流互感器可以正常工作，但由于其额定电流远大于实际负载电流，长时间运行后会导致铁芯和绕组等部件的老化和磨损加剧，从而影响电流互感器的准确性和稳定性。

四、互感器倍率核准仪的功能规划

4.1 直观简单的方法核准互感器倍率

为了确保测量结果的准确性，核准仪应采用最直观最简单的方法来核准互感器的倍率。这种方法可以通过可视化的界面或者简单的操作步骤来实现。我们将深入研究如何利用现代技术手段，如人机交互设计、智能算法等，提高核准仪的直观性和易操作性，使测量人员能够迅速掌握并准确执行。

具体而言，可以考虑设计一个图形化的界面，通过不同颜色的指示灯或数字显示来直观展示倍率的大小。测量人员只需观察指示灯或数字的变化，即可判断倍率是否准确。此外，还可以简化操作步骤，减少复杂的设置和调节过程，使核准仪更加用户友好。

4.2 一次接线完成核相与倍率核查工作

为了提高工作效率和准确性，核准仪应实现一次接线完成核相与倍率核查工作。这意味着测量人员只需进行一次接线操作，就可以同时完成电流与电压的相位检测和倍率的核查工作。这不仅可以减少操作步骤和误差，还可以缩短测量时间，提高工作效率。

为了实现这一功能，核准仪应采用先进的信号处理技术和算法。通过对电流和电压信号的实时采集和处理，核准仪可以准确判断相位差和倍率的关系。此外，还可以通过优化算法和提高采样频率等措施，进一步提高核准仪的测量精度和稳定性。

4.3 保证测量人员安全的措施

在测量过程中，保证测量人员的安全至关重要。因此，核准仪应采取相应的安全措施。具体而言，应确保测量设备与带电设备保持足够的安全距离，以避免触电风险。同时，还应采取其他防护措施来降低安全风险。

此外，可以考虑采用绝缘材料制造核准仪的外壳或部分部件，以增加其绝缘性能。还可以设计防护罩或防护栏等物理隔离措施，防止测量人员误触带电部分。另外，核准仪还应具备过载保护和短路保护等功能，以防止设备损坏和安全事故的发生。

除了以上安全措施外，还应加强对测量人员的培训和教育。使他们充分了解核准仪的安全操作规程和注意事项。并定期进行安全演练和应急处理训练，提高测量人员在紧急情况下的应变能力和自我保护意识。

五、结束语

本文通过对电流互感器倍率错误的原因进行深入分析，提出了一种新型的互感器倍率核准仪的功能规划，旨在提高电能计量的准确性和可靠性。该研究具有重要的现实意义和应用价值，对于降低线损异常风险、保障电力系统安全稳定运行以及维护供用电双方的合法权益具有积极作用。希望本研究成果能为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。

参考文献：

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[2]王秀琦. 电流互感器电流比错误造成电能表计量异常[J]. 电世界, 2021, 62 (06): 37-39.

[3]尚庆功. “替补电流法”在解决电能计量装置流变倍率差异化中的应用[J]. 工业计量, 2019, 29 (01): 44-46.

作者简介：

胡杰 （1980.6- ），男，汉族，湖北广水，本科，研究方向：配电运检、电力营销

张静东（1969.10- ），男 ，汉族，湖北广水，本科，助工，研究方向：配电运检、电力营销

胡皓然 （2005.1- ），男 ，汉族 ，湖北广水， 专科，研究方向：配电运检、电力营销

邓冬云（1977.12-），女 ，汉族 ，湖北广水，专科，研究方向：电力营销

张琪 （1985.12- ），女 ，汉族 ，湖北广水， 本科，研究方向：电力营销