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1、影响电流互感器误差因素和处理方法 【摘要】：通过对电流互感器的工作原理及误差影响因素进行分析，提出了误差控制方法，在实际设计工作中取得较好的效果。【关键词】：电流互感器相量图误差回路电阻铁心截面积中图分类号：TM45TM45TTTM45TM45文献标识码：A文章编号：引言：为了测量高压交流电路中流过的大电流，通常借助电流互感器，利用互感器可将大电流变成小电流，并且可将高电压回路和低压测量仪表隔离开，以满足安全的计量、继电保护、自动控制等方面的要求。一、工作原理电流互感器(以下简称CT)工作原理与一般变压器基本相似，主
2、要由两个相互绝缘并且绕在同一个闭合铁心的绕组构成。一般将这两个绕组称之为一次绕在和二次绕组。CT的一次绕组串联在高压系统中，二次绕组与二次设备中的测量仪器、仪表、继电器的电流线圈相串联。9从图1-1可以看出，当一次绕在中流过时，由于电磁感应，在二次绕组中感应出电势，在二次绕组外部回路接通的情况下，就有二次电流产生。其中，N1称为一次磁动势，N2称为二次磁动势。一次磁动势与二次磁动势的相量和即为励磁磁动势：N1+N2=N1(式1-1)其中，是使铁心中产生主磁通所需的励磁电流，它是一次电流的一部分。上式还可以写成(式1-2
3、)或+=(式1-3)从图1-1还可以看出，CT的二次感应电势与二次绕组内部阻抗压降和二次端电压相平衡即：=+(R2+jX2),V(式1-4)式中-二次绕组感应电动势，V;-二次绕组端电压，V;R2-二次绕组电阻，；X2-二次绕组漏电抗，。其中，=(Rb+jXb),V(式1-5)式中Rb-二次负荷电阻，；Xb-二次负荷电抗，。由此得出：=[(Rb+R2)+j(Xb+X2)],V(式1-6)由以上原理可见，励磁电流是造成CT误差的主要原因。误差可分为两种，即电流误差(比值差)和相位差(角差)。比值差是由于实际电流比与额定电
4、流比不相等而造成的。电流误差的百分数可表示为：9,%(式1-7)式中-额定电流比，A;-实际一次电流，A;-在测量条件下，流过时的实际二次电流，A。角差是由于一次电流和二次电流相量的相位差。相量是以理想CT的相位差为零来决定的。二、误差计算公式图2-1CT误差向量图由图可见：若以表示全误差，则，%(式2-1)由以上可推导出比值差：，%(式2-2)角差：，crad(式2-3)将(式1-2)和(式1-3)的分子和分母同乘以N2n，并注意到；，A再令；，A9这里的称为实际励磁安匝，是实际励磁电流与额定一次匝数的乘积；称为实际
5、一次安匝，是实际一次电流与额定一次匝数的乘积。由此得出用安匝表示的误差计算公式，%(式2-4)，crad(式2-5)三、误差影响因素分析及处理方法为了更直观地看出各参数对CT误差的影响，先假定铁心的磁导率μ为常数，当铁心中的主磁通φm与二次感应电势有下述关系：,Wb(式3-1)式中φm-铁心中主磁通(幅值),Wb；E2-二次感应电势(有效值)，V；N2n-额定二次匝数；f-电源频率，Hz。又因为：，V式中I2–二次电流(有效值),A；R2–二次绕组和二次负荷电阻,；X2–二次绕组和二次负荷电抗,；Z2–二次回路总阻抗,
6、；于是得出9,Wb当磁通密度B为幅值，磁场强度H为有效值时，根据磁路定律可写出下列式子,Wb从而得出,Wb(式3-2)式中Ac–铁心有效截面积,m2；Lc–铁心的平均磁路长,m；–铁心材料的磁导率,H/m；–磁势，亦即励磁安匝(方均根值),A；由上式可求得，A(式3-3)由此可得出比值差、角差计算公式，%(式3-4)，(式3-5)从上述推导公式可看出：1.铁心截面积对误差的影响如果其他参数不变的情况下,误差与铁心截面积成反比，一般说来，增加铁心截面积时铁心的磁通密度减少，励磁电流减小，从而改善比差和角差。但实际上伴随9
7、着铁心截面积的增大，铁心的磁导率下降，铁心的平均磁路长度增长，二次绕组的内阻抗增大。所以这些都大大限制了误差的减小，甚至在某些情况下，铁心截面积的增大，不不仅不会使误差减小，反而会使误差增大，这样就白白的浪费了材料，这就要求在增大铁心截面积的同时要考虑到相互影响的其它因素。2．铁心截面形状对误差的影响这是因为在相同铁心截面积下，铁心愈高，平均磁路长度愈短；当铁心截面积高度与宽度相同时，每匝绕组所用的铜线最短，内阻也最小。因此我们在设计的时候通常都是选择高度和宽度相对比例关系。对于环形铁心，因为内径比外径小，绕制绕组时铁
8、心的的宽度比高度增长快，所以一般高度为（1.5～2）宽度比较合适。这样既保证每匝绕组所用的铜线少，内阻小，而且铁心平均磁路长度不至于太长。3.平均磁路长度对误差的影响误差与平均磁路长度成正比。铁心的磁路长度主要取决于铁心窗口的面积，而铁心窗口的大小必须保证能装下一次和二次绕制之间的绝缘。在满足这个要求以后，应该尽可能地缩小窗口面积
