何東瑩，李海榮，左黎斌，何傲，彭平

（1.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局，云南 迪慶 674400；3.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司保山供電局，云南 保山 678000；4.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司西雙版納供電局，云南 景洪 666100；5..云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司建水供電有限公司，云南 建水 654300）

0 前言

電流互感器在工作中經(jīng)過(guò)突然斷電、通過(guò)直流電、感應(yīng)生成、斷路器在非零電位下斷開等情況后，鐵芯就可能產(chǎn)生剩磁，使鐵芯磁導(dǎo)率下降，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的值差距過(guò)大，測(cè)量值的重復(fù)、再現(xiàn)、比較很難達(dá)到技術(shù)要求，并且電流互感器產(chǎn)生剩磁后，除非運(yùn)行負(fù)載達(dá)到飽和，否則很難清除剩磁，然而互感器在實(shí)際運(yùn)行中一般都處于低負(fù)載狀態(tài)，所以一旦產(chǎn)生剩磁，將會(huì)持續(xù)比較長(zhǎng)的時(shí)間。

電流互感器用在計(jì)量行業(yè)，就要滿足計(jì)量的特性準(zhǔn)確性、一致性、溯源性和法制性，剩磁影響會(huì)導(dǎo)致互感器傳遞信息的測(cè)量值與計(jì)量基準(zhǔn)的聯(lián)系減弱，影響互感器的計(jì)量特性。

斷路器在非零電位下斷開就會(huì)產(chǎn)生剩磁，每年供電單位都會(huì)進(jìn)行大量的定檢和故障處理工作，基本上都會(huì)有斷路器的斷開動(dòng)作，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下斷路器的斷開動(dòng)作的不能做到零電位斷開線路，所以，斷路器生產(chǎn)廠家也需要提高相應(yīng)的技術(shù)來(lái)解決此類問(wèn)題。

1 剩磁影響電流互感器誤差的理論分析

從原理上來(lái)講，沒(méi)有誤差的計(jì)量用電流互感器，如果計(jì)量用電流互感器的鐵心不消耗能量，根據(jù)能量不滅定律，這時(shí)一次的能量就會(huì)全部傳到二次，即：E1I1=E2I2，但是，實(shí)際中，電流互感器存在著一些因素，形成一種常見(jiàn)的情況：誤差，電流互感器一次和二次的其它參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，畫出電路圖如圖1所示。

二次電流I2流經(jīng)外部阻抗Z，產(chǎn)生二次電壓U2：U2=I2*Z，二次電流I2通過(guò)繞組的內(nèi)阻抗Z2，產(chǎn)生壓降I2*Z2；二次繞組回路的總阻抗為Z02：Z02=Z+Z2，二次繞組感應(yīng)電勢(shì)為E2：E2=U2+I2Z2=I2Z02，鐵心勵(lì)磁，產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E2，一次勵(lì)磁電流I0為：I0=-E1/Zn，式中，Zn為鐵心等值阻抗，也叫做勵(lì)磁阻抗。二次勵(lì)磁電流 I0′為：I0′=-E2/Zn′，通過(guò)等值電路圖我們可以看出一次電流和二次電流的相量和就是勵(lì)磁電流：I0′=I1′+I2，一次電流 I1流經(jīng)一次繞組內(nèi)阻抗Z1，產(chǎn)生電壓降I1*Z1，那么一次電壓U1為：U1=I1*Z1-E1。

圖1 電流互感器電路圖

為了方便計(jì)算及分析，畫出互感器誤差的相量圖。電流互感器的相量圖如圖2所示。

圖2 電流互感器相量圖

先在橫坐標(biāo)正方向畫出二次電流相量I2。畫出二次電壓U2，其大小為二次電流I2和二次阻抗Z的乘積，二次電壓U2的相位超前于二次電流I2一個(gè)角度Ф，Ф就是Z的阻抗角。畫出E2：E2=I2*Z02， 畫 出 - I2′：- I2′=-εK*I2，K 為互感器匝數(shù)比，ε為誤差比例因子。- I2′與I1的差值，即互感器的誤差值。

圖3 磁滯回線圖

鐵磁物質(zhì)在外界磁感應(yīng)強(qiáng)度H的作用下與被磁化場(chǎng)強(qiáng)度B之間的關(guān)系曲線如圖3。在外界磁感應(yīng)強(qiáng)度H退到零時(shí)，鐵磁材料會(huì)因磁化而產(chǎn)生剩磁，即外界場(chǎng)強(qiáng)作用停止后，鐵磁材料仍然會(huì)保留在磁化的狀態(tài)，反向加磁場(chǎng)鐵磁材料會(huì)先抵消剩磁再另一個(gè)方向磁化，剩磁在這種影響下產(chǎn)生了。

互感器內(nèi)部產(chǎn)生剩磁是互感器內(nèi)部本身材質(zhì)，在特殊情況下產(chǎn)生的變化，很多情況都可以導(dǎo)致互感器內(nèi)部產(chǎn)生剩磁這種情況發(fā)生，這種情況在人為安裝時(shí)去除剩磁或者互感器廠家生產(chǎn)改善突破材料技術(shù)或者斷路器廠家突破零電位合閘技術(shù)就可以避免剩磁的情況發(fā)生。

在磁滯回線圖中，如果交流磁場(chǎng)停止在不同時(shí)刻，產(chǎn)生剩磁的情況也有很大的區(qū)別，剩磁越大，對(duì)鐵心磁導(dǎo)率的影響越大，勵(lì)磁磁密疊加的剩磁，影響勵(lì)磁磁通B，進(jìn)而影響二次感應(yīng)電勢(shì)E2的大小和方向，導(dǎo)出剩磁影響電流互感器誤差的原因。

2 剩磁影響電流互感器誤差試驗(yàn)驗(yàn)證

本次實(shí)驗(yàn)包含“充磁”和“退磁”兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1）充磁環(huán)節(jié)：根據(jù)JJG313-2010《測(cè)量用電流互感器》檢定規(guī)程（5.3.4）規(guī)定：在被試電流互感器的二次端子S1-S2通入額定二次電流15%的直流電流進(jìn)行充磁。持續(xù)時(shí)間為5s。然后按規(guī)程要求測(cè)量誤差。

2）退磁環(huán)節(jié)：按照閉路退磁法，根據(jù)規(guī)程《JJG313-2010測(cè)量用電流互感器檢定規(guī)程》要求進(jìn)行退磁，在二次繞組加一個(gè)120VA的額定負(fù)荷，一次電流由零升至1.2倍的額定電流，然后均勻緩慢降至零，最好使用手動(dòng)裝置，自動(dòng)裝置很難控制它均勻的上升和下降。

為保證數(shù)據(jù)的可靠性，本次實(shí)驗(yàn)選用的互感器是10只0.2S級(jí)10kV電流互感器進(jìn)行正極性連接充磁、10只0.2S級(jí)低壓穿心電流互感器進(jìn)行反極性連接充磁測(cè)量的值進(jìn)行運(yùn)算，由于電流互感器的重復(fù)性試驗(yàn)使用20%的額定電流來(lái)處理，本試驗(yàn)10只互感器的變化也使用20%的比值差和相位差來(lái)進(jìn)行比對(duì)。

3）正向充磁后基本誤差變化

圖4 正向充磁后基本誤差變化

退磁后的誤差是正常的誤差，充磁后誤差大概在一倍左右，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)室出具誤差的準(zhǔn)確性。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可以看出，正向沖磁后，比值差會(huì)向負(fù)方向變化,呈現(xiàn)一個(gè)少計(jì)電量的趨勢(shì)，相位差會(huì)向正向變化，也呈現(xiàn)一個(gè)少計(jì)電量（P=UIcosФ，Ф增大，cosФ減?。┑内厔?shì)，10臺(tái)10 kV電流互感器全部做完后發(fā)現(xiàn)都有這個(gè)共同的特點(diǎn)，所以10 kV電流互感器當(dāng)含有正方向的剩磁時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)少計(jì)電量的趨勢(shì)。

4）反向充磁后基本誤差變化

圖5 反向充磁后基本誤差變化

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，反向沖磁后，比值差會(huì)向負(fù)方向變化,呈現(xiàn)一個(gè)少計(jì)電量的趨勢(shì)，相位差會(huì)向正向變化，也呈現(xiàn)一個(gè)少計(jì)電量（P=UIcosФ，Ф增大，cosФ減小）的趨勢(shì)，10臺(tái)低壓穿心電流互感器全部做完后發(fā)現(xiàn)都有這個(gè)特點(diǎn)，所以低壓穿心電流互感器當(dāng)含有反方向的剩磁時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)少計(jì)電量的趨勢(shì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)理論和實(shí)踐的分析得出以下結(jié)論：

不同充磁方向?qū)е抡`差的變化一致，呈現(xiàn)出一種少計(jì)電量的趨勢(shì)，影響供電企業(yè)的利益。

剩磁導(dǎo)致誤差的部分變化量大于電流互感器本身的誤差值，實(shí)驗(yàn)室檢定過(guò)程中必須重視剩磁對(duì)基本誤差的影響。

剩磁通過(guò)影響勵(lì)磁磁通來(lái)影響二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)而影響誤差測(cè)試結(jié)果。