在電力系統中,新的電能計量裝置在經過數年使用後,特別是在大電流執行時突然斷開(如過負荷跳閘,強雷電衝擊) 和容易發生短路故障的線路上,該線路的計量裝置中的電流互感在計量檢定時,人們往往可以發現互感器準確度等級會下降,甚至會超差,尤其精度在0.2 級以上的電流互感器表現更為明顯。究其原因,因素是多種多樣的,但是剩磁的存在是造成精度等級下降的最主要因素。
因為,電氣系統中的大電流切合操作和短路故障會使線路電流在暫態過程中存在相當大的非週期性的直流分量,這樣會導致電流互感器鐵芯過飽和磁化,使鐵芯存在剩磁現象;而剩磁的存在往往會使電流互感器精度下降,誤差增大,因此有必要來談一下剩磁對電流互感器影響的前因後果及消除辦法。
理論分析
剩磁造成電流互感器誤差增大的原因
從磁路方面分析可知,電流互感器的基本誤差ε等
於勵磁磁勢f0 與工作磁勢f1 之比:
ε= f0/ f1 (該式中的f0 、f1均為向量)
從電路方面可以求得,基本誤差ε等於勵磁電流i0
與工作電流i1 之比:
ε= - i0/ i1 (該式中的i0 、i1均為向量)
根據安培環路定理和法拉弟電磁感應定律:
∮hd1 = i 0+i1+i2.... e = - ns*db/dt
根據磁化曲線b( h、ψ) ,可以計算出電流互感器基
本誤差:
ε= f + jδ =
f0/f1*sin (ψ +α) ×100 % + jf0/f1*cos (ψ +α)×3438′
式中f 和δ分別為電流誤差和相位差,ψ 為互感器鐵芯的損耗角,α為二次迴路功率因數角。當鐵芯中存在剩磁,其勵磁磁勢f0 (或勵磁電流i0) 將相應增加,使得誤差增大。
剩磁使得電流誤差f 偏負的原因
不管剩磁方向如何,總是使原有誤差往負向偏移。從電能計量角度看,剩磁造成電能計量偏小。從「t」型網路計算基本誤差可知:
ε= - i0/ i1從上式可知,由於鐵芯中有剩磁,使勵磁電流i0 增加,電流誤差f 往負向偏移。從數學模型方面看,由於相同工作磁勢條件的剩磁存在,磁密波形將出現畸變,不僅出現恆定分量b0 (剩磁) ,其它頻率分量也有所增加。由於電網一次電流不受電流互感器引數變化的影響,磁密非線性的增加造成二次電流高次諧波增加,基波有效成分相應減弱。
檢定電流互感器的測試儀器不管是電勢平衡原理還是磁勢平衡原理,均以基波頻率作為檢測物件。磁密高次諧波分量的增加,使得二次感應電勢的基波成分相對無剩磁情況要小,因此造成誤差曲線往負向偏移。
從以上分析可以得出:剩磁使電流互感器誤差增大.在不改變產品結構的情況下，我們就要在鐵心上想辦法 ，即在設計製造時選擇效能良好的鐵心，並適當加大鐵心截面來降低磁通密度，使其工作點的磁通密度遠離鐵心的飽和磁密點，這樣就可使磁路暢通，不致使一次繞組的電流所產生的磁場另選擇其它的路徑而形成漏磁場，從而減少漏磁對產品準確級精度的影響。
例如：電流互感器測量繞組的鐵心採用微晶合金或坡莫合金時 ，其在額定一次電流、尤其是在120％額定一次電流點對應的鐵心磁通密度 ，應低於鐵心材料的飽和磁密，而根據實際經驗一般應低於磁化曲線拐點處 15％以上。這樣 ，即使鐵心受到其它不確定因素的干擾 ，也不致產生漏磁場而影響產品的準確級精度 。
採用降低磁密法製造的電流互感器，雖然消耗的鐵心材料略有增加 ，但可從根本上解決漏磁對誤差的影響，而且沒有後遺症。
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