研究电力互感器饱和误差对计量表精准度的影响

郑潇张燕

摘要：在我们的实际生活应用中，电力系统中的计量表关系着我们家庭中的实际开销情况。而电力互感器是电力系统中的重要元器件，电力互感器的影响十分巨大，尤其是我们接下来将要研究的饱和误差问题。只有把饱和误差问题分析透彻才能给电力工作者提供一个更好的解决方案，把计量表设计的更加精准，给广大的群众提供更可靠的电力使用信息。

关键词：电力互感器；饱和误差；精度的影响

导语：

电力的计量问题是一个关乎民众生活的重要问题，计量表的精准程度成为了让我们亟待解决的问题。众所周知，电能计量的主要组成是由电力互感器和电能表组成的，电力互感器平时都是设计在电能表的里边，不方便大家的观察。一旦出现问题大家都不能及时了解到。尤其是我们平时不太关注的电力互感器的饱和误差问题，本文我们将着重分析电力互感器的饱和误差问题对计量表的精准度的影响和相应的解决方案。

正文：

一、电力互感器的工作原理

电力互感器作为电力测量的重要组成部分之一，只有透彻的了解其工作原理才能更好的解决上文我们提到的对计量表精度影响的问题。

其基本原理是测量电线中的一次二次的高压产生的回路来进行电量的的测量。在其基本构成部分中，最先开始变化的是其中的铁芯产生变化的磁场进而产生磁通。在通过这个变化的磁通从而能产生感应电压，然后根据变化的电压转化为信号让人们直观的观察到。

电力互感器有以下几部分组成，一是有一个完全闭合的铁芯，二是有一个缠绕的线组。一次线组的数量远远小于二次线组的数量，一次线组主要是串联在需要测量的线路中，而二次线组多是以保护电路的功能出现。因为电力互感器的存在让一次系统的电流由二次系统电流更替，然后提供给计量仪，从而得出整个线路的具体情况。

二、电力互感器饱和误差产生的原因及各类状态的影响

电力互感器中的饱和问题是我们必须要面对的一个严峻问题，不能很好的解决饱和误差问题对计量表的精度将产生极大的影响。大家通常所说的电力互感器的误差实际上指的是互感器中铁芯的饱和状态，上文我们提到的就是因为第一次的电流在装置中的铁芯中产生了变化的磁通，在铁芯的另一边才会产生相应的电压。由于铁芯中的磁通密度过大，超过了其饱和点所以会造成互感器的饱和状态。铁芯中的磁通量的大小是由建立这个磁通的电流大小决定的，就是通常所说的励磁电流的大小。当励磁电流过大时会使磁芯的磁通过大进而增大到饱和状态，同时电力互感器的励磁阻抗会进一步的见小，导致励磁电流进一步加大，整个循环会越来越糟糕，不能够准确的得到线路的具体情况，所以对计量表的精度会很大程度上受到影响。

具体的分类：电力互感器的饱和也就是装置里铁芯的饱和分为两种情况，一种是稳态饱和，一种是暂态饱和。稳态饱和指的是我们上文提到的，第一次电流因为某种原因急剧增大时，励磁电流也会相应的增大，装置中的铁芯中的磁通量也会相应的增加，接下来会进入到一系列的恶性循环中。在一般的设备中，电力互感器的作用是将线路中的大电流变为小电流，同时保证变流比的精度，当提供给电量计量表时能够保证计量表的精准度。但是众所周知，计量表的设计的是有一定的电流限度的，当遇到上述进入恶性循环的情况中的时候，电流会势必变得非常大，超出设计的额定电流越大计量表误差也会相应的变得非常大。

第二种电力互感器饱和状态是暂态饱和。指的是整个设备突然的处在瘫痪状态，暂态的分量使整个电力互感器达到饱和状态。无论是什么设备，当发生故障时电气量不会突然的发生变化。这时候故障量会带来或多或少的非周期分量。大家都知道这些非周期分量带来的电流分量不能在电力互感器的一二次之间进行转换，显而易见这些电流会汇聚到励磁电流上边。所以可以看出当设备发生故障而且有非常大的暂态分量时也会造成励磁电流的突然增大，造成互感器饱和。在20%~120%的电流额度范围内时，会保证计量表的精准度，当遇到超过上述范围的电流时，误差将会变得非常大。

三、防止互感器饱和状态保证计量表精准度的方法

限制短路电流

在整个的线路系统中在计量表的上一级或者几级采取分列运行的方式来限制整个线路状态的短路电流。当分列运行后整个系统可能供电的连续性有降低的趋势，可以通过使用备用电源来解决这类问题。在整个的电路系统中还可以提前预先安装好一系列串联的电抗器来将短路电流限制住。

（2）电流互感器的二次负载必须减少

2.1用功率小的继电器进行保护

一般常见的大型继电器保护装置的电流功率可达到80.5AV，如果选用小型的继电器保护装置在每个回路仅仅为0.4AV，显而易见，我们应该选择能耗较小的继电器保护装置进行保护，防止出现互感器的饱和状态来保证计量器的精准度。

2.2继电器保护装置距离互感器更加近些

将继电器的保护装置安装到距离互感器更近的距离时，形影的极大程度上缩短了二次电缆的长度，大大减少了互感器的载荷，很大程度上避免了互感器出现饱和状态。特别需要注意的是，当继电器距离互感器很近时，需要保护装置有非常强的抵抗恶劣环境的正常工作的能力和长时间电磁抗干扰能力。

（3）有效的减小TA第二次的额定电流

电流的平方跟TA的消耗功率是成正比关系的，所以我们可以假设将二次额定电流从4A降到了1A，在其余的情况不变下，显而易见二次回路消耗会相应的降低16倍，不会让互感器轻易饱和。但是同时需要注意的情况是，当二次电流减小后对继电器这一保护装置的灵敏度有了很高的要求，需要我们权衡第二条中与互感器的距离问题。

结束语：

在本篇文章中我们了解了电力互感器的基本原理，更着重讲述了电力互感器饱和现象发生的种种原因。在饱和现象的两种状态中，整个线路的电流问题成了影响计量表精准度的最大决定因素，无论是那种情况都会导致线路中的电流变大，进而提供给计量表的电流加大，当超过计量表限定的电流范围时就会让计量表的精准度大打折扣。运用到人们的实际生活中，会对人们的电量度量设备造成不小的影响，给跟们带来不小的损失。根据我们最后提出的几点建议，相信会让这种情况有一个很好的改观，让互感器的饱和状态尽可能少的出现或者出现了能够及时解决，保证计量表的精准度。

参考文献：

[1]作者牛立涛彭金宁《互感器铁芯饱和对继电器保护的影响和处理方法》学术期刊2012年

[2]作者郭琴《探索电流互感器的饱和对继电器保护装置造成的影响》学术期刊2013年

[3]作者郭跃峰《校核电流互感器饱和的方法和抗饱和的措施》学术期刊2012年

[4]作者唐宜芬《电流互感器特性及其电流保护影响的仿真研究》学位论文2014年

[5]作者吴锐志《电流互感器误差对继电器保护的影响分析及间接措施》学术期刊2011年