【文章內(nèi)容簡介】 化25℃ ，磁導(dǎo)率變化約為5%，勵磁導(dǎo)納變化5%,可能影響1/2個化整單位。由此可見，對于用硅鋼片鐵芯和鐵鎳合金鐵芯制造的電流互感器。溫度特性對誤差的影響是不大的。另一些材料如非晶材料，則不遵循晶體的鐵磁性方程，溫度對誤差的影響需要用實(shí)驗(yàn)方法測量。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，多數(shù)非晶和微晶材料低溫下的磁導(dǎo)率有很大的下降。 2）銅的電阻溫度特性對誤差的影響溫度對電流和電壓互感器的另一個影響是改變繞組的電阻值?！?。變化25℃改變10％。互感器的理論誤差變化10%ε，可能影響一個化整單位。因此在誤差的臨界點(diǎn)，要注意溫度對互感器誤差的不利影響。 3）元件的溫度特性對誤差的影響電容式電壓互感器使用膜紙或全膜電容，電容量的溫度系數(shù)大至為－（1～2）104/℃，變化25℃%～%的變化。設(shè)計(jì)時使用了相同的材料制作高壓臂和低壓臂電容，通過補(bǔ)償作用可以使誤差變化減小一個數(shù)量級，相當(dāng)于1至2個化整單位。阻尼器由調(diào)諧到50Hz的電容器和電感元件并聯(lián)組成，電容器的電容量一般具有負(fù)的溫度系數(shù)，電感線圈的電感量則具有正的溫度系數(shù)，運(yùn)行中諧振回路頻率參數(shù)變化的數(shù)量級接近102。由于阻尼器在50Hz下的失諧度明顯增加，產(chǎn)生相當(dāng)大的附加二次負(fù)荷，使電容式電壓互感器的誤差發(fā)生變化。電容式電壓互感器的補(bǔ)償電抗器需要調(diào)節(jié)到與分壓電容器諧振，這種電感元件使用帶氣隙的鐵芯，氣隙的大小受到溫度影響，氣隙大小的變化對電感量的影響可以達(dá)到103量級。由于失諧度增加使中壓變壓器一次回路阻抗增加，再加上電感線圈的銅電阻對電感線圈Q值的影響，對電容式電壓互感器的誤差將產(chǎn)生1至2個化整單位的影響。4 環(huán)境電場對互感器誤差的影響電磁式電流電壓互感器由于回路阻抗低，環(huán)境電場在回路中感應(yīng)產(chǎn)生的電流電壓非常小，理論和實(shí)驗(yàn)都證明，環(huán)境電場基本上不會影響到電磁式互感器的誤差。圖15 電容式電壓互感器結(jié)構(gòu) 電容式電壓互感器的耦合電容器沒有電場屏蔽，變電站的帶電部件與耦合電容器電極通過空間電場可以形成雜散電容，會流過電容電流。不帶電的金屬構(gòu)件與耦合電容器也會形成接地電容，流過電容電流。試驗(yàn)表明，三相一組的電容式電壓互感器即使用同一型號規(guī)格的產(chǎn)品，由于安裝在不同位置，檢驗(yàn)時也會得到不同的誤差值，原因就是周邊物體與三臺互感器有不同的電容耦合，產(chǎn)生不同的干擾所致。這種干擾與電容式電壓互感器的主電容量有關(guān)，, , ,因此空間雜散電容對它們的干擾程度有很大不同，,，由于雜散電容在10pF以下，%。5 外絕緣污穢程度對誤差的影響流過電磁式互感器外絕緣的電流不進(jìn)入互感器的一次或二次回路，因此不會對誤差產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。但電容式電壓互感器如果有一節(jié)以上的耦合電容器，流過上節(jié)電容器外絕緣的電流將流入下節(jié)電容器，與電容電流一起流入分壓回路，結(jié)果使互感器相位誤差異常，容易造成超差。這種情況在污染嚴(yán)重的地區(qū)比較明顯，但容易通過觀察外表面污穢程度發(fā)現(xiàn)。只要對瓷套外表面進(jìn)行清洗，就可以解決其影響。7 電網(wǎng)頻率對誤差的影響頻率對電磁式互感器的影響有兩個方面，在高頻下，鐵磁材料的渦流損耗有明顯的增加，同時互感器繞組之間和匝間的電容電流也明顯增加。這樣導(dǎo)致互感器誤差向負(fù)方向變化。但對于電網(wǎng)頻率的微小變化，互感器的誤差變化太小，以致不可能被觀測。通過互感器的等效電路可以分析得到，1%的頻率變化對互感器誤差的影響還不到1/10個化整單位。對互感器頻率特性的試驗(yàn)表明，大多數(shù)互感器的頻帶寬達(dá)5kHz，因此50Hz的電磁式互感器不需要改動就能用于60Hz。相比之下，頻率對電容式電壓互感器誤差的影響就不能忽略，電容式電壓互感器的分壓電容器和電磁單元組成串聯(lián)諧振回路。當(dāng)電源激勵頻率變化時，回路失諧度發(fā)生變化，引起的比值差和相位差改變量可用下式表示： （%） ’)式中P和Q為電磁單元的有功和無功功率，U為二次額定電壓，K為額定電壓比，C1和C2為分壓電容值。試驗(yàn)表明，電網(wǎng)頻率變化1%%。從電容式電壓互感器的誤差影響量可以知道， 級比電磁式互感器困難得多，現(xiàn)場檢驗(yàn)時的超差率也比電磁式高。但是電容式電壓互感器也有優(yōu)點(diǎn)，它不會跟線路發(fā)生鐵磁諧振，絕緣性能好，用于高壓電網(wǎng)的電容式電壓互感器造價要低于電磁式電壓互感器，所以電容式電壓互感器仍有足夠大的生存空間。特別是目前二次負(fù)荷大量使用電子設(shè)備，實(shí)際負(fù)荷只有原來的1/10左右，這就給電容式電壓互感器一個很好的自我改進(jìn)機(jī)會，只要正確地處理電容式電壓互感器的誤差分配方式。這里所說的誤差分配，指電容式電壓互感器的額定二次負(fù)荷應(yīng)該減小，減小負(fù)荷后節(jié)省出來的誤差指標(biāo)留作誤差裕度，分配給運(yùn)行變差。例如把目前電容式電壓互感器的二次額定負(fù)荷300VA減小到50VA，安裝到現(xiàn)場后，即使有附加誤差。8 互感器檢定方法造成的誤差互感器的誤差在出廠檢定時在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室的檢定條件與現(xiàn)場有一定區(qū)別，這就可能產(chǎn)生互感器安裝運(yùn)行后的誤差。高壓電流互感器在實(shí)驗(yàn)室檢定時采用低壓下測量誤差的方法。對于有電容屏設(shè)計(jì)的電流互感器，低壓下測量誤差與高壓下測量誤差在結(jié)果上并無顯著不同，因?yàn)閺母邏旱囊淮螌?dǎo)體流到低壓側(cè)的電流都被電容屏截?cái)嗔魅虢拥囟俗?，不會流入二次繞組。但對于沒有電容屏的電流互感器就不同了，這時從高壓一次導(dǎo)體流出的極間電流會通過主絕緣進(jìn)入低壓的二次繞組，與通過電磁感應(yīng)變換得到的二次電流疊加在一起成為被測量的電流，從而產(chǎn)生附加誤差。試驗(yàn)表明，這一影響在104量級?？赡苁拐`差產(chǎn)生若干個化整單位的變化。電容式電壓互感器的電容分壓器沒有電場屏蔽，當(dāng)分壓器底部放在地面時，分壓器對地電容為：，式中 為分壓器高度，r為分壓器半徑。當(dāng)分壓器底部離地面h時，對地電容為：。在存在對地電容的情況下，分壓器分壓比會發(fā)生變化，實(shí)際分壓比，式中k為考慮對地電容時的分壓比，k0為無對地電容時的分壓比，Cg為總對地電容，Cs為分壓器主電容。當(dāng)=100時。由于電容式電壓互感器出廠試驗(yàn)一般是底部放在地面，而使用時底部離地面有1m～3m，這樣就會產(chǎn)生1到2個化整單位的附加誤差。對于電容量大的耦合電容器，影響會小一些，因此電容式電壓互感器的電容量不能因?yàn)槎呜?fù)荷減小就減小，否則安裝到現(xiàn)場后就不能達(dá)到誤差要求。在檢定電容式電壓互感器時，需要連接高壓引線，盡管在作業(yè)導(dǎo)則中要求引線必須以不小于45176。角斜拉，但引線與耦合電容器之間仍然存在電容耦合。平行于地面的架空線對地電容為： ，其中為導(dǎo)線長，為導(dǎo)線直徑，為導(dǎo)線離地面高度。底部離地面h的垂直于地面的架空線對地電容為：，其中為導(dǎo)線長度，r為導(dǎo)線半徑。鈄拉線對地等效電容介于這兩種情況之間。一般情況下等效電容可以達(dá)到數(shù)pF，對于電容量小的耦合電容器，如500kV電容式電壓互感器，電容量只有5000pF，%量級的影響。三、互感器運(yùn)行變差的規(guī)定檢定規(guī)程中對參比條件的規(guī)定如表10所示。參比條件中對二次負(fù)荷的規(guī)定考慮了目前電子式和數(shù)字式儀表的使用現(xiàn)狀。目前許多變電站已開始選用二次負(fù)荷不超過50VA的電流和電壓互感器，這一負(fù)荷不超過原二次額定負(fù)荷的3/4，因此制造廠在設(shè)計(jì)互感器時不需要重新進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，只需要改變誤差調(diào)試定值，具體來說是把下限負(fù)荷調(diào)到接近0VA。對于有多個二次繞組的電壓互感器，規(guī)定把下限負(fù)荷分配給主二次繞組，其它二次繞組空載。這樣規(guī)定的好處是當(dāng)用戶使用電壓互感器測量電壓時可省去給其它二次繞組配接負(fù)荷的麻煩。外絕緣對誤差的影響主要是表面電導(dǎo)電流流進(jìn)測量回路，這對于多節(jié)的電容式電壓互感器特別明顯。電容式電壓互感器的耦合電容器是兩電極電容器，沒有屏蔽電極。表面漏電流與內(nèi)部電容電流一起注入下節(jié)耦合電容器，產(chǎn)生比較大的運(yùn)行誤差。因此當(dāng)測得電容式電壓互感器誤差不正常時，應(yīng)考慮外絕緣的因素。對檢定環(huán)境條件下電磁場干擾程度的限制和測量是一個困難的問題。在JJG313《測量用電流互感器》和JJG314《測量用電壓互感器》兩個檢定規(guī)程中，也只是分別對工作電磁場和外界電磁場作出限制，沒有說明這兩個干擾量的測量或估算方法?！峨娏ジ衅鳌窓z定規(guī)程也同樣面對這個難題，如果不加以限定，就不能保證測量的不確定度；如果要限定，又很難給出測算方法。這個問題目前只能由檢定人員根據(jù)實(shí)際檢定的經(jīng)驗(yàn)處理。通常一旦發(fā)現(xiàn)測量結(jié)果異常，就要考慮干擾因素。有經(jīng)驗(yàn)的檢定人員可以通過移動設(shè)備（變動距離和方向）的前后測得誤差的變化來判斷干擾的大小和方向?；ジ衅饔糜谟?jì)量和測量，需要保證使用中的準(zhǔn)確度。但互感器的誤差受運(yùn)行工況影響，檢定時的誤差與使用時的誤差并不相同。如何評價互感器的準(zhǔn)確度就成為檢定規(guī)程需要考慮和解決的問題。實(shí)際上互感器的誤差值是在檢定時確定的，這是可以控制的部分，在運(yùn)行中一般不能對誤差進(jìn)行實(shí)際測量。這樣互感器誤差中可以參比的部份只能是可以控制的部份。這部份的誤差就是基本誤差。JJG313《測量用電流互感器》，JJG314《測量用電壓互感器》均規(guī)定了檢定條件和相應(yīng)的誤差。但GB1207《電壓互感器》，GB1208《電流互感器》，GB/T4703《電容式電壓互感器》均沒有提參比條件和基本誤差。在所有關(guān)于測量裝置的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，均給出參比條件和基本誤差，如果不給出，應(yīng)把使用環(huán)境理解為參比條件，也就是設(shè)備技術(shù)條件所規(guī)定的運(yùn)行工況。由于電力互感器適用的氣候條件很寬，一般都超出檢定用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備要求的環(huán)境，只能根據(jù)實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場試驗(yàn)的可行性選擇一個能兼顧電力互感器運(yùn)行條件和誤差試驗(yàn)條件的環(huán)境。把參考環(huán)境溫度規(guī)定在－25℃～55℃，相對濕度到95%，基本上包括了電力互感器可能運(yùn)行的環(huán)境，是一個比較適當(dāng)?shù)倪x擇。對于環(huán)境溫度條件不超過－25℃～55℃的電力互感器，可以按技術(shù)條件規(guī)定的溫度范圍作為參考溫度條件。要注意到除環(huán)境氣溫外還有其它影響電力互感器誤差的因素，電力互感器在超出參考條件的工況時的誤差在檢定結(jié)果中可能得不到反映，實(shí)際運(yùn)行時可能出現(xiàn)超出控制范圍的電能計(jì)量誤差。例如電力線路中開關(guān)的操作會使電流互感器鐵芯產(chǎn)生剩磁?；ジ衅靼惭b在大電流母線附近, 外部磁場會在繞組中感應(yīng)出電壓和電流，并改變鐵芯中磁場分布，嚴(yán)重時使鐵芯局部飽和。鄰近物體的電場會影響互感器誤差，檢定高壓電流互感器時使用低壓測量線路，沒有考慮運(yùn)行狀態(tài)下高低壓繞組間的電容電流，電容式電壓互感器誤差受電源頻率影響，但在試驗(yàn)時只能在當(dāng)時的電網(wǎng)頻率下試驗(yàn)?！峨娏ジ衅鳌窓z定規(guī)程在處理這個問題時，采用了控制運(yùn)行變差的方法，通過試驗(yàn)確定環(huán)境條件和運(yùn)行工況對互感器誤差的影響，并且限定其誤差范圍。這樣處理可以有效控制電力互感器使用中的誤差。表10 檢定的參比條件環(huán)境溫度1）相對濕度電源頻率二次負(fù)荷2）電源波形畸變系數(shù)環(huán)境電磁場干擾強(qiáng)度外絕緣25℃～55℃≤95%50Hz177。 Hz額定負(fù)荷～下限負(fù)荷≤5%不大于正常工作接線所產(chǎn)生的電磁場清潔、干燥注1）：當(dāng)電力互感器技術(shù)條件規(guī)定的環(huán)境溫度與－25℃～55℃范圍不一致時，以技術(shù)條件規(guī)定的環(huán)境溫度為參比環(huán)境溫度。注2）：除非用戶有要求，二次額定電流5A的電流互感器， 二次額定電流1A的電流互感器，下限負(fù)荷按1VA選取。電壓互感器的下限負(fù)荷按 ，電壓互感器有多個二次繞組時，下限負(fù)荷分配給被檢二次繞組，其它二次繞組空載。由于電力互感器的基本誤差不能代替實(shí)際運(yùn)行中的誤差，如果檢定環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境并不一致，就存在檢定合格的互感器在運(yùn)行中可能超差的問題。這個問題應(yīng)由計(jì)量行政部門，生產(chǎn)廠和使用部門根據(jù)電力生產(chǎn)需要協(xié)調(diào)。固然國家制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)考慮生產(chǎn)需要，但是也受到產(chǎn)品成本制約。根據(jù)國際慣例，現(xiàn)場檢定時。顯然這已考慮到運(yùn)行變差的影響。根據(jù)多年互感器誤差現(xiàn)場檢驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，如果把運(yùn)行變差按基本誤差的1/2控制，絕大多數(shù)電力互感器都能通過現(xiàn)場檢驗(yàn)，各方面都容易接受。運(yùn)行變差不適用于合成, 只能按單項(xiàng)影響量考核。一些運(yùn)行變差項(xiàng)目可以在實(shí)驗(yàn)室條件下試驗(yàn)，但有的與安裝環(huán)境有關(guān)，例如電容式電壓互感器的鄰近效應(yīng)，只能用實(shí)驗(yàn)室檢定結(jié)果與現(xiàn)場檢定結(jié)果的偏差作為運(yùn)行變差。表11是安裝在電網(wǎng)中的電流互感器受運(yùn)行工況影響允許出現(xiàn)的附加誤差值。不同廠家生產(chǎn)的不同型號和不同批次的電流互感器，鐵芯的磁性能都不會完全相同，剩磁對電流互感器誤差的影響也不相同。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，有的電流互感器退磁后的誤差與退磁前的誤差相比，%。在強(qiáng)磁化情況下，可以達(dá)到20%。規(guī)程規(guī)定電流互感器以退磁后的狀態(tài)為基本誤差測量狀態(tài)。這一寫法考慮到與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)。在JJG313《測量用電流互感器》中，沒有對剩磁誤差進(jìn)行限制。因?yàn)檫@個規(guī)程主要用于精密電流互感器，可以隨時退磁處理。電力互感器不可能經(jīng)常退磁處理，鐵芯剩磁產(chǎn)生的附加誤差可以長期存在，影響到計(jì)費(fèi)的公正性。在IEC標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)中，電流互感器的誤差都以退磁后的誤差為準(zhǔn)，主要的原因是電流互感器鐵芯退磁后的狀態(tài)是可復(fù)現(xiàn)的。而電流互感器剩磁狀態(tài)下的誤差不是一個穩(wěn)定值，不能用來定義互感器的基本誤差。很顯然，電流互感器的基本誤差還只能在退磁狀態(tài)下定義。但是剩磁對電流互感器誤差的影響也是要控制的。為了協(xié)調(diào)處理好剩磁誤差的問題，規(guī)程把剩磁誤差作為電流互感器的運(yùn)行變差，并要求限制為基本誤差的1/3。這樣在一定程度上可滿足用戶對計(jì)量準(zhǔn)確度的要求，另一方面也照顧到制造廠在鐵磁材料選用上的多樣性。規(guī)程提出的限制剩磁誤差的要求，可以促使制造廠選用更好的鐵芯材料和更完善的熱處理工藝減小剩磁誤差，生產(chǎn)出更準(zhǔn)確可靠的電力互感器。表11 影響因素單獨(dú)作用下電流互感器的變差影響因素環(huán)境溫度剩磁鄰近一次導(dǎo)體磁場1）高壓漏電流2）等安匝法3）工作接線影響變差限值基本誤差限值的1/4基本誤差限值的1/3基本誤差限值的1/4基本誤差限值的1/10基本誤差限值的1/10基本誤差限值的1/10注1）：適用于母線型電流互感器。注2）：適用于無電容屏的電流互感器和組合互感器。注3）：適用于用外部連接導(dǎo)體變換匝數(shù)的電流互感器。高壓漏電流影響表示為從高壓導(dǎo)體流向二次繞組的電流與5%額定一次電流下二次電流之比。試驗(yàn)時電流互感器二次接入額定負(fù)荷, S2端接地。一次側(cè)按GB1208規(guī)定的額定電壓因數(shù)施加試驗(yàn)電壓,用交流有效值電壓表測量二次電壓U2, 漏電流影響按下式計(jì)算： ，式中I2為額定二次電流., ZB為額定二次