【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化25℃ ，磁導(dǎo)率變化約為5%，勵(lì)磁導(dǎo)納變化5%,可能影響1/2個(gè)化整單位。由此可見(jiàn)，對(duì)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(duì)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(duì)誤差的影響需要用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)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(duì)誤差的影響溫度對(duì)電流和電壓互感器的另一個(gè)影響是改變繞組的電阻值。℃。變化25℃改變10％?；ジ衅鞯睦碚撜`差變化10%ε，可能影響一個(gè)化整單位。因此在誤差的臨界點(diǎn)，要注意溫度對(duì)互感器誤差的不利影響。 3）元件的溫度特性對(duì)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(shí)使用了相同的材料制作高壓臂和低壓臂電容，通過(guò)補(bǔ)償作用可以使誤差變化減小一個(gè)數(shù)量級(jí)，相當(dāng)于1至2個(gè)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(jí)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(duì)電感量的影響可以達(dá)到103量級(jí)。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(duì)電感線圈Q值的影響，對(duì)電容式電壓互感器的誤差將產(chǎn)生1至2個(gè)化整單位的影響。4 環(huán)境電場(chǎng)對(duì)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(chǎng)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(chǎng)基本上不會(huì)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(méi)有電場(chǎng)屏蔽，變電站的帶電部件與耦合電容器電極通過(guò)空間電場(chǎng)可以形成雜散電容，會(huì)流過(guò)電容電流。不帶電的金屬構(gòu)件與耦合電容器也會(huì)形成接地電容，流過(guò)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(hào)規(guī)格的產(chǎn)品，由于安裝在不同位置，檢驗(yàn)時(shí)也會(huì)得到不同的誤差值，原因就是周邊物體與三臺(tái)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(duì)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(duì)誤差的影響流過(guò)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(huì)對(duì)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(guò)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(guò)觀察外表面污穢程度發(fā)現(xiàn)。只要對(duì)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(duì)誤差的影響頻率對(duì)電磁式互感器的影響有兩個(gè)方面，在高頻下，鐵磁材料的渦流損耗有明顯的增加，同時(shí)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(duì)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(cè)。通過(guò)互感器的等效電路可以分析得到，1%的頻率變化對(duì)互感器誤差的影響還不到1/10個(gè)化整單位。對(duì)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(dòng)就能用于60Hz。相比之下，頻率對(duì)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(lì)頻率變化時(shí)，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(wú)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(jí)比電磁式互感器困難得多，現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)時(shí)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(huì)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(jià)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(lái)的1/10左右，這就給電容式電壓互感器一個(gè)很好的自我改進(jìn)機(jī)會(huì)，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(shuō)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(lái)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(chǎng)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(shí)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室的檢定條件與現(xiàn)場(chǎng)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(shí)采用低壓下測(cè)量誤差的方法。對(duì)于有電容屏設(shè)計(jì)的電流互感器，低壓下測(cè)量誤差與高壓下測(cè)量誤差在結(jié)果上并無(wú)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)嗔魅虢拥囟俗樱粫?huì)流入二次繞組。但對(duì)于沒(méi)有電容屏的電流互感器就不同了，這時(shí)從高壓一次導(dǎo)體流出的極間電流會(huì)通過(guò)主絕緣進(jìn)入低壓的二次繞組，與通過(guò)電磁感應(yīng)變換得到的二次電流疊加在一起成為被測(cè)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(jí)?？赡苁拐`差產(chǎn)生若干個(gè)化整單位的變化。電容式電壓互感器的電容分壓器沒(méi)有電場(chǎng)屏蔽，當(dāng)分壓器底部放在地面時(shí)，分壓器對(duì)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(shí)，對(duì)地電容為：。在存在對(duì)地電容的情況下，分壓器分壓比會(huì)發(fā)生變化，實(shí)際分壓比，式中k為考慮對(duì)地電容時(shí)的分壓比，k0為無(wú)對(duì)地電容時(shí)的分壓比，Cg為總對(duì)地電容，Cs為分壓器主電容。當(dāng)=100時(shí)。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(shí)底部離地面有1m～3m，這樣就會(huì)產(chǎn)生1到2個(gè)化整單位的附加誤差。對(duì)于電容量大的耦合電容器，影響會(huì)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(chǎng)后就不能達(dá)到誤差要求。在檢定電容式電壓互感器時(shí)，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(duì)地電容為： ，其中為導(dǎo)線長(zhǎng)，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(duì)地電容為：，其中為導(dǎo)線長(zhǎng)度，r為導(dǎo)線半徑。鈄拉線對(duì)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(duì)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(jí)的影響。三、互感器運(yùn)行變差的規(guī)定檢定規(guī)程中對(duì)參比條件的規(guī)定如表10所示。參比條件中對(duì)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(kāi)始選用二次負(fù)荷不超過(guò)50VA的電流和電壓互感器，這一負(fù)荷不超過(guò)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(shí)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(lái)說(shuō)是把下限負(fù)荷調(diào)到接近0VA。對(duì)于有多個(gè)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(hù)使用電壓互感器測(cè)量電壓時(shí)可省去給其它二次繞組配接負(fù)荷的麻煩。外絕緣對(duì)誤差的影響主要是表面電導(dǎo)電流流進(jìn)測(cè)量回路，這對(duì)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(méi)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(cè)得電容式電壓互感器誤差不正常時(shí)，應(yīng)考慮外絕緣的因素。對(duì)檢定環(huán)境條件下電磁場(chǎng)干擾程度的限制和測(cè)量是一個(gè)困難的問(wèn)題。在JJG313《測(cè)量用電流互感器》和JJG314《測(cè)量用電壓互感器》兩個(gè)檢定規(guī)程中，也只是分別對(duì)工作電磁場(chǎng)和外界電磁場(chǎng)作出限制，沒(méi)有說(shuō)明這兩個(gè)干擾量的測(cè)量或估算方法?！峨娏ジ衅鳌窓z定規(guī)程也同樣面對(duì)這個(gè)難題，如果不加以限定，就不能保證測(cè)量的不確定度；如果要限定，又很難給出測(cè)算方法。這個(gè)問(wèn)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(cè)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(guò)移動(dòng)設(shè)備（變動(dòng)距離和方向）的前后測(cè)得誤差的變化來(lái)判斷干擾的大小和方向?；ジ衅饔糜谟?jì)量和測(cè)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(shí)的誤差與使用時(shí)的誤差并不相同。如何評(píng)價(jià)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(wèn)題。實(shí)際上互感器的誤差值是在檢定時(shí)確定的，這是可以控制的部分，在運(yùn)行中一般不能對(duì)誤差進(jìn)行實(shí)際測(cè)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(cè)量用電流互感器》，JJG314《測(cè)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(méi)有提參比條件和基本誤差。在所有關(guān)于測(cè)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(chǎng)試驗(yàn)的可行性選擇一個(gè)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(duì)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(gè)比較適當(dāng)?shù)倪x擇。對(duì)于環(huán)境溫度條件不超過(guò)－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(shí)的誤差在檢定結(jié)果中可能得不到反映，實(shí)際運(yùn)行時(shí)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(kāi)關(guān)的操作會(huì)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(chǎng)會(huì)在繞組中感應(yīng)出電壓和電流，并改變鐵芯中磁場(chǎng)分布，嚴(yán)重時(shí)使鐵芯局部飽和。鄰近物體的電場(chǎng)會(huì)影響互感器誤差，檢定高壓電流互感器時(shí)使用低壓測(cè)量線路，沒(méi)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(shí)只能在當(dāng)時(shí)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(gè)問(wèn)題時(shí)，采用了控制運(yùn)行變差的方法，通過(guò)試驗(yàn)確定環(huán)境條件和運(yùn)行工況對(duì)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(duì)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(chǎng)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(chǎng)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(shí)，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(hù)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(gè)二次繞組時(shí)，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(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題應(yīng)由計(jì)量行政部門(mén)，生產(chǎn)廠和使用部門(mén)根據(jù)電力生產(chǎn)需要協(xié)調(diào)。固然國(guó)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(guó)際慣例，現(xiàn)場(chǎng)檢定時(shí)。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(chǎng)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(hào)和不同批次的電流互感器，鐵芯的磁性能都不會(huì)完全相同，剩磁對(duì)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(cè)量狀態(tài)。這一寫(xiě)法考慮到與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)。在JJG313《測(cè)量用電流互感器》中，沒(méi)有對(duì)剩磁誤差進(jìn)行限制。因?yàn)檫@個(gè)規(guī)程主要用于精密電流互感器，可以隨時(shí)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(zhǎng)期存在，影響到計(jì)費(fèi)的公正性。在IEC標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)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(gè)穩(wěn)定值，不能用來(lái)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(duì)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(wèn)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(mǎn)足用戶(hù)對(duì)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(chǎng)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(wú)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(shí)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(cè)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