摘要：我国是能源消费大国，用电量是反映国家经济增长的重要依据。本文通过电流互感器工作原理剖析，了解电能计量在实际应用中误差来源，对减小电能计量误差方法进行了科学的分析，阐述电流互感器对电能计量的影响。
关键词：电流互感器；电能计量；误差分析
一、 概述
电能在传输过程中，电路电流几安至几千安，电压几百伏至上万伏，非常危险，无法直接测量。互感器的作用，是把交流电压和电流按比例降到仪表可测量的数值，同时为继电保护和自动装置提供电源。电力计量是由电流互感器、电能表和二次回路组成的，电流互感器是其中关键设备，是电能计量准确性的重要保证之一。电流互感器如果出现饱和或剩磁现象，电流就会产生异常的波动，严重影响电能计量准确性。
二、工作原理
电流互感器工作原理是电磁感应原理，由闭合的绕组和铁芯以及绝缘外壳组成的。绕组分为一次绕组和两次绕组，一次绕组拥有很少的匝数，在运行中，需要电流全部通过线路；二次绕组因为其较多的匝数，串联在保护电路以及测量设备中，由于二次回路的闭合性，使得电流互感器能够在近乎短路的状态工作。电流互感器承载着一次和二次系统之间的联络功能，将大电流转变成小电流，供给系统的各个部分，并且真实反应整个系统的实际运行情况，同时也保证工作人员的安全。
三、误差来源分析
电能计量是电力和企业电费结算的设备，数据准确性影响到电费结算的公平性，直接影响双方经济利益。以下是电流互感器在使用中存在一些不足，产生误差原因进行分析。
1、质量问题
由于互感器作用与特殊性，在电网中使用数量非常大，生产厂家非常多；生产工艺及原材料不同，质量和价格差别很大；加上电费结算按互感器变比倍数计量电能。如果互感器发生故障或损坏，无法准确传输数据信息，引起计费电能表数据失真，产生计量纠纷。
2、饱和引起误差
电流互感器达到饱和时的特点有：二次电流减小，电流波形出现高次谐波分量较大的畸变；内阻减小，甚至接近于零；若发生一次故障，电流的波形在零点附近时，电流互感器会引起线性关系传递；在故障的瞬间，互感器会在滞后5秒左右才开始达到饱和。严禁电流互感器的二次发生开路现象,因为在电流互感器运行过程中，一旦发生二次开路，就会使一次电流转换成为励磁电流，引起铁芯的磁通密度增加，导致电流互感器快速饱和。饱和磁通产生较高电压，对电流互感器绝缘介质破坏极大，容易造成人身安全威胁。
3、剩磁引起误差
剩磁，是铁磁材料自身的磁滞现象，当系统断路器动作或出现短路故障时，电流互感器中会产生剩磁，其大小由断开一次侧电流的瞬间铁心中的磁通来决定。当电流互感器用于测量时，剩磁将降低铁心的磁导率，而且这种影响将呈现非线性的特点，与此对应，电流互感器的励磁阻抗将会减小，励磁电流会变大，导致计量误差朝负方向变化，得到的电量值偏小。
4、选用不当引起误差
一次绕组中流过电流I1时，在一次绕组上会存在一次磁动势I1W1。根据电磁感应和磁动势平衡原理，在二次绕组中就会产生感应电流I2，并以二次磁动势I2W2去抵消一次磁动势I1W1。在实际工作中，要使电磁感应这一能量转换形式持续存在，必须持续供给铁芯一个激励磁动势I0W1，方程式变为I1W1+I2W2=I0W1。因此可见，激励磁动势的存在，是电流互感器产生误差的主要原因，激励磁动势对互感器的影响体现在互感器的角差和比差。
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5、二次阻抗和接线对计量的误差分析
1.二次阻抗值对计量结果的影响
二次侧负荷对电流互感器的影响是成正比的，增大二次侧负荷，铁心的磁密度也会增大，导磁率也有所增加，电流互感器的误差会向着负方向发展。根据相关试验数据，电流互感器二次阻抗超出额定负荷两倍及以上时，电流互感器的误差就会超出允许范围，如果超出额定值太多，互感器的准确性会受到很大影响。
2.接线带来的误差
电流互感器的特性决定二次负荷要保持在较低的水平，电流互感器的二次负荷较高，如二次回路线径较小、线路过长、连接阻抗较大等，会导致励磁电流变大，误差增大。因此，计量回路要求使用4mm2的导线，避免线径过小导致的误差，从而提高计量的准确性。
四、 减小电流互感器误差的方法
1.对电能计量电流互感器强制检定，检定周期不得超过2年。依据JJG313-2010《测量用电流互感器检定规程》，电流互感器各项检定数据误差不得超过其准确度等级误差限值。
2、电流互感器发生饱和时，会导致一次电流转变为励磁电流。同时，二次电流为零，通过继电器电流也为零，设备内保护装置发生拒动。针对这问题，严禁电流互感器的二次发生开路现象；尽量降低电流互感器的负载阻抗，避免电流互感器共用，同时加大电缆截面面积以及电缆长度；电流互感器的变比不能太小，要注意线路短路引起的饱和问题。
3、互感器铁芯有剩磁，使铁芯磁导率下降，影响互感器性能。长期使用后的互感器都应该退磁。互感器检定测试也要退磁。退磁就是通过一次或二次绕组以交变的励磁电流，给铁芯以交变的磁场。从0开始逐渐加大交变的磁场(励磁电流)使铁芯达到饱和状态，然后再慢慢减小励磁电流到零，以消除剩磁。
4、电流互感器误差是由励磁电流引起的，减小误差办法，只有降低励磁电流。因为电流互感器需要在互感器铁芯内建立磁场，才能保障电流的正常传递。建立磁场的这部分消耗称为铁芯磁耗，对应为励磁安匝，因此，电流互感器误差的主要原因是励磁安匝。电流互感器的误差包含比值差（f）和相角差（δ），与外界阻抗、铁芯特性都有关系。电流互感器的特性，二次负荷只有在30%～60%之间，电流互感器的性能实现最优，有效减小误差。
5、电流互感器的选用，首先，在实际电能输送中，必须使用“0.2S”级以上电流互感器，以保障电能计量在1%-120%负荷之间的准确计量；其次， 电流互感器的变比应依据负荷实际情况,合理选择电流互感器的变比,避免由于电流互感器变比选择不当导致的误差。
6、 一次电流、二次负荷及接线
1.在确定电流互感器额定一次电流时，实际负荷应该在额定负荷的百分之三十和百分之六十之间工作，对额定电流进行科学的选择，使电流互感器工作在最佳状态，最大程度削减电能计量的误差。尽量采用专用的计量用互感器或专用高准确度电流互感器计量用绕组。
2.安装电流互感器时，对铭牌和实际应用进行核对，是否符合线路工作要求；对一次或者二次回路进行细致的检查，回路是否短路、伪接、开路以及二次端子的换相和极性有没有错接等；保证接线的正确性，避免可能导致计量差错甚至事故发生等情况的发生。
结语
随着社会经济的发展，人们对于电能的应用更加广泛。本文通过科学的论述，解释了电流互感器产生误差的主要原因是铁心消耗励磁电流，并且在使用中也少计了很多的电量。因此，作为一名计量工作人员，对电流互感器的工作原理进行更深入的了解，结合电流互感器对电能计量的影响因素，尽可能保证电能计量的准确性，从而提高电力与企业双方效能水平，达到共羸发展的目标。
参考文献
[1]李霞、浅谈电流互感器二次绕组接线错误对电能计量的影响[J].新疆电力技术，2013，01：21-23.
[2] 杨均成.浅析电流互感器对电能计量影响作用[J].城市建设理论研究，2012，（18）.
论文作者:练从明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
标签：电流互感器论文; 误差论文; 电流论文; 电能论文; 互感器论文; 绕组论文; 剩磁论文; 《电力设备》2017年第8期论文;