李海榮，何東瑩，馬金才，彭平，雷巖團(tuán)哏

(1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局，云南迪慶 674400；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局，云南臨滄 677000；3.尋甸供電有限公司，云南尋甸 655200；4.建水供電有限公司，云南建水 654300；5.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司德宏供電局，云南芒市 678400)

0 前言

在電力系統(tǒng)中，電流互感器是一種電流轉(zhuǎn)換設(shè)備，可將交流電路中的大電流按比例轉(zhuǎn)換為小電流。以供測量儀表、繼電保護(hù)及指示電路用，其性能直接影響著電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。當(dāng)運(yùn)行中的電流互感器發(fā)生短路故障、重過載、強(qiáng)雷電瞬時(shí)性沖擊等情況時(shí)，會(huì)形成大量的剩磁。一旦剩磁存在，它不會(huì)自動(dòng)消失，并且剩磁的存在會(huì)導(dǎo)致電流互感器在激勵(lì)曲線上的起始點(diǎn)發(fā)生變化。這將增加鐵芯線圈的飽和度，導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)以及計(jì)量失準(zhǔn)。根據(jù)規(guī)程要求，電流互感器進(jìn)行誤差試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行退磁處理，再進(jìn)行誤差測量，并以退磁后的測量結(jié)果作為判斷合格與否的依據(jù)，然而，在實(shí)際工作過程中，剩磁對測量互感器的影響通常被忽略。從以往測試結(jié)果來看，常用的0.2 S級(jí)電流互感器，剩余磁化強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致測量誤差在負(fù)方向發(fā)生偏移，導(dǎo)致實(shí)際測量值偏小。因此，剩磁對電流互感器的影響需引起重視，本文通過對剩磁影響的分析，提出減少剩磁的措施。

1 電流互感器剩磁產(chǎn)生的原因

電流互感器剩磁的根本原因是磁體材料固有的磁滯現(xiàn)象。當(dāng)電流瞬時(shí)變?yōu)榱銜r(shí)，其磁通量并不為零，這會(huì)導(dǎo)致剩磁的存在。具體過程可以通過圖1所示的激勵(lì)電流的磁通量變化來說明。圖1是鐵芯的磁化曲線圖，從圖中可以看出，當(dāng)激磁電流Im從0上升到Ia時(shí)，磁芯沿著oa曲線磁化，當(dāng)激磁電流Im從Ia下降到0時(shí)，鐵心的磁化沿ab曲線減小。磁通量Φ（或磁場密度 B）不是 0，而是約等于 Φr，Φr（或 Br）就是我們所說的剩磁。理論上，如果磁化電流Im以不是從零變到大的方式磁化磁芯，則會(huì)引起剩磁。當(dāng)鐵芯中的磁通量達(dá)到飽和時(shí)，磁通量達(dá)到峰值，并且如果激勵(lì)電流中斷，此時(shí)殘留在鐵芯中的磁通被稱為剩余磁通量。

K=Br/Bs×100% Bs為鐵心飽和磁場密度。

圖1 磁化曲線

根據(jù)剩磁存在的原因，在使用過程中下列情況電流互感器會(huì)出現(xiàn)剩磁：

1）電流互感器在運(yùn)轉(zhuǎn)中接通和斷開時(shí)；

2）開路運(yùn)行過的電流互感器；

3）系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，會(huì)導(dǎo)致電流互感器剩余磁化較大；

4）在測試電流互感器時(shí)，例如使用直流法檢測極性時(shí)，也可能存在剩磁。

2 剩磁對電流互感器的影響

電流互感器一旦產(chǎn)生剩磁，將處于局部小磁滯回線狀態(tài)，磁化回路如圖2中ab曲線所示，鐵芯的原始對稱磁滯回線產(chǎn)生偏移，磁滯回線在上半部和下半部不再對稱，并且鐵芯的非線性水平增加，剩磁導(dǎo)致鐵芯的磁導(dǎo)率降低，并且非線性度上升。電流互感器阻抗Zm降低，磁化電流Im增大，電流互感器誤差向負(fù)方向移動(dòng)，將影響電流互感器的性能。

圖2 局部磁化曲線

用于測量的電流互感器必需在正常條件下確保準(zhǔn)確等級(jí)。根據(jù)誤差與電流互感器參數(shù)之間的關(guān)系，見公式（1）、（2）。

其中：在公式（1）、（2），中I2為二次電流（A）；Z2為二次總阻抗（Ω）；N2為二次繞組匝數(shù)；f為電網(wǎng)頻率（Hz）；L 為鐵心平均磁路長度（cm）；S為鐵心截面積（cm2）；μ為鐵心材料磁導(dǎo)率（H/cm）；I1N2為一次繞組安匝數(shù)(A)。

下面對一臺(tái)0.2S級(jí)、30 A/5 A、額定二次負(fù)荷15VA的10 kV電流互感器在磁化和退磁條件下進(jìn)行誤差測試。充磁方式為：一次側(cè)開路，從被試電流互感器的二次繞組通入0.75A的直流電流，持續(xù)時(shí)間不少于2s，然后測量充磁后的誤差；退磁方式為：將電流互感器二次側(cè)串接一個(gè)大于150 VA的負(fù)載箱，一次側(cè)逐漸通入36 A的電流并降為0，再測量退磁后的誤差，充磁后誤差與退磁后的誤差比較，從測試結(jié)果可以看出，如果電流互感器的磁芯中存在剩磁，則電流互感器的電流互感器比值差將按負(fù)方向偏移，相位差按正方向上移動(dòng)，并且通過其他規(guī)格的電流互感器多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)也得到相同的結(jié)論。因此，當(dāng)電流互感器存在剩磁時(shí)，測量結(jié)果變小，即電能計(jì)量結(jié)果偏小，剩磁越大，影響越大。

3 減少剩磁影響的措施

1）使用具有較小剩磁系數(shù)和高磁導(dǎo)率的鐵芯材料，例如由非晶合金和坡莫合金制成的鐵芯，因矯頑力小，磁導(dǎo)率增加進(jìn)而截面積可減少，相應(yīng)的直流阻抗就減少了，有利于準(zhǔn)確級(jí)的提高。

2）研究新的鐵芯制造工藝，比如采用疊片式鐵心制作電流互感器的鐵心來達(dá)到減少剩磁影響的目的。

3）對受到過負(fù)荷、短路故障、強(qiáng)雷電沖擊等影響的電流互感器，應(yīng)及時(shí)對其進(jìn)行退磁處理，減少因剩磁對電能計(jì)量的影響。

4）進(jìn)一步優(yōu)化現(xiàn)行檢定規(guī)程的有關(guān)條款，將電流互感器剩磁影響試驗(yàn)列入日常檢定項(xiàng)目之內(nèi)，進(jìn)一步保證電流互感器的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

目前運(yùn)行中的電流互感器普遍存在剩磁，實(shí)際剩磁和剩磁系數(shù)不規(guī)則地分布在鐵芯內(nèi)，剩磁不會(huì)主動(dòng)消失，將導(dǎo)致電流互感器誤差偏負(fù)，造成電能少計(jì)量。因此，建議采用剩磁系數(shù)小、磁導(dǎo)率高的材料作為鐵心材料，使用新的制造工藝，并進(jìn)一步加強(qiáng)電流互感器的管理，運(yùn)行過程中受到較大干擾的電流互感器需及時(shí)去磁，從而保障電流互感器的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。