计量用微型电流互感器误差测量试验研究

计量用微型电流互感器误差测量试验研究

方潮洋左洋李家灼

浙江省送变电工程有限公司浙江杭州310016

摘要：电流互感器的准确度即良好的误差特性直接影响计量设备的测量精度，计量用电流互感器的主要作用是将一次大电流传变为小电流，再传送至电能计量设备。必须检测其误差性能，进行误差测量试验。

关键词：计量用电流互感器；误差；测量试验；研究

对于计量用的电流互感器不仅要求测量精度高、线性好、稳定性好，还要具有良好的抗电磁干扰的能力，微型电流互感器传变误差产生主要是因为铁芯磁阻在电流互感器传变电流过程中由铁芯所消耗的励磁电流引起的，激磁会消耗小部分电流。

1微型电流互感器传变特性误差分析

微型电流互感器主要由铁芯、一次线圈和二次线圈组成，铁芯磁阻在电流互感器传变电流过程中激磁会消耗小部分电流，电流互感器的误差就是由铁芯所消耗的励磁电流引起的。用角差f和比差δ来衡量微型电流互感器的传变特性。可通过优质的材料和更好的工艺进行补偿来提高微型电流互感器性能，但是补偿工艺复杂，成本高；优质的铁芯材料简单方便，又能有效减少激磁电流，降低测量误差。因此，选择优质的材料不仅能够最大限度降低因激磁电流而产生的误差，提高微型电流互感器的传变特性，还能适当的节约成本。

2微型电流互感器常用铁芯材料性能分析

2.1坡莫合铁芯材料性能分析

坡莫合铁芯材料饱和磁强度Bs/T为1.45T，初始磁导率μi为5M，矩形比Br/Bs较低，矫顽力HC为1.2A/m，密度d为8.70g/cm3，最大磁导率μm为200M，激励损耗PFe为10kHZ0.5T-265mW/cm3。

2.2超微晶铁芯材料性能分析

超微晶铁芯材料饱和磁强度Bs/T为1.24T，初始磁导率μi在5M，矩形比Br/Bs低、中、高，矫顽力HC为0.64A/m，密度d为7.23g/cm3，最大磁导率μm在200M左右，激励损耗PFe为20kHZ0.5T-135mW/cm3。

2.3硅钢铁芯材料性能分析

硅钢铁芯材料饱和磁强度Bs/T为1.98T，初始磁导率μi在1M左右，矩形比Br/Bs低、中、高、极高，矫顽力HC为30A/m，密度d为7.60g/cm3，最大磁导率μm在40M左右，激励损耗PFe为50kHZ/1.6T-15mW/cm3。

3误差测量方法及要求

3.1误差的测量方法

误差的测量方法有多种，传统上多用大电流比较法，即被测互感器和标准互感器的二次电流同时输入到误差电桥上比较。现在普遍采用互感器校验仪（标准互感器）代替误差电桥比较法进行测量。标准互感器的准确级至少要比被测互感器高两个级别，且应具有相同的电流比。

3.2测量试验

测试遵循国家标准《测量用电流互感器检定规程》(JJG_313-2010)中基本误差检定的相关要求。试验目的：测量被测互感器的误差，分析电流互感器误差的影响因素。测试环境：试验场所温度27℃，相对湿度50%，周围无干扰电磁场。被测互感器规格：被测互感器为单匝穿心式单铁心结构，硅钢片铁芯，铁芯尺寸为10*15*10（mm）、线型Φ0.08mm、直流电阻200Ω，次级匝数2000，变比5A/2.5mA。标准互感器规格：选用沈阳中川的HESE型微型互感器校验仪，精度为0.005级，变比5A/2.5mA。测试方法：比较法。在被测互感器一次侧依次施加额定电流的（5%，20%，100%）标准正弦波信号，负载0Ω、20Ω、50Ω。

4CT直流偏磁实验与数据分析

4.1实验条件

实验设备:深圳凯旋/KS823/三相交直流指示仪表校验装置，直流电流输出范围为0.1mA～25A，输出稳定度为0.01%/min;HESE互感器校验装置，精度为0.005%。高精度微型电流互感器CT23－5A/5mA取样3个，进行测试。

4.2实验方案

为了定量研究直流偏磁对CT传变特性的影响，对应CT测试点:5%、20%、50%、100%、120%，在每个测试点分别针对K(K=直流偏磁电流/一次侧交流电流有效值)取值0、0.01、0.02、0.05、0.10施加直流偏磁电流，测量CT的比差与角差。

4.3实验数据分析

4.3.1直流偏磁对比差的影响

当测试点5%，直流偏磁电流对比差影响不明显，比差未超出0.02级微型电流互感器的误差限值;在测试点20%、50%、100%、120%，直流偏磁电流对比差影响较大，比差几乎都超出0.02级微型电流互感器的误差限值;(2)在测试点5%、20%、50%，变化曲线总体趋势比差是随K值增大而增大;在测试点100%、120%，当K≤0.02时、变化曲线总体趋势比差是随K值增大而增大，当K＞0.02时，变化曲线总体趋势比差是随K值的增大而向负方向变化，根据比差的定义:f=(KcI2－I1)/I1×100%，二次电流测量变小;(3)在测试点50%、100%、120%时，当K≥0.02时，比差远超出0.02级CT比差误差限值。当K=0.05时:在测试点50%、100%、120%比差分别达到0.255、0.352、0.272;当K=0.10时:在测试点50%、100%、120%比差分别达到0.537、－0.266、－0.493。

4.3.2直流偏磁对角差的影响

(1)总体趋势角差随K值的增大而迅速增大。当K＞0.01时，远超出0.02级CT角差误差限值。例如:当K=0.05时，在测试点50%、100%、120%角差分别达到5.9'、21.4'、27.7';当K=0.10时，在测试点50%、100%、120%角差分别达到31.5'、63.5'、66';(2)不存在直流偏磁电流时(K=0)，角差随输入交流电流有效值的增大而变小;存在直流偏磁电流(K＞0、但K=定值)时，总体趋势角差随CT初级交流电流有效值的增大而迅速增大;(3)直流偏磁引起的角差偏移将造成仪表计量偏小。

5结语

分析了计量用电流互感器的误差，介绍了电流互感器误差的测量方法及要求,希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。

参考文献

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