电流互感器对电能计量的影响研究

时间：2024-04-25

赵轩

佛山市质量计量监督检测中心广东佛山 528000

随着我国经济不断的增长与发展，人们的生活水平越来越高，用于生产和娱乐过程中所需要的电能也越来越多。电力企业为了能够在当下的市场竞争当中，占据自己的一席之地，就必须不断提高自己的核心竞争力，以增加企业的经济效益。而其中的电能计量就是有效地提高企业经济效益的重要方式之一。所以，要深入分析与研究电流互感器的工作原理和电流互感器与电能计量之间的关系，充分地将电流互感器的作用发挥出来，提高电能计算的整体精准性。

1 电流互感器的具体影响

1.1 电流互感器在检修方面产生的影响

电流互感器作为准确计量电能的主要装置，需要非常专业的人员来对电流互感器进行专业的分析、检查与维修。众所周知，电能在运输的过程中由于电阻等问题会产生一定量的消耗，为了保证电力用户可以正常地使用电能，就需要在输出时加大一些电压。但是如果增加的电压过大，就会使输出的电能不符合相应的用电条件，导致用户无法正常地使用电能。如果电流互感器出现故障却没有及时被发现，可能会导致电流变得非常不稳定，对整个电力系统造成很大的负荷压力。一旦电能出现了误差，会让相关的电力部门承受巨大的损失。因此，在电流互感器的检修方面，一定要让专业的技术人员进行，并对电流互感器进行反复的确认，确保问题不会发生[1]。

1.2 电流互感器选择方面对计量的影响

只有合理地选择电流互感器，才能更准确地对电能进行计量。如果选择的电流互感器不符合相应经过的电流。就会在电流互感器在实际使用时，出现电流互感器一次绕组流经电流时，产生一定的消耗的现象。这里产生的消耗方式，有概率和电流户跟其二次绕组产生相对的感应电流势，这样就会导致铁芯会出现磁通现象。通常情况下，选择了合适的电流互感器时不会发生这种情况的。但是没有选择合适的电流互感器就会使铁芯在不断地消耗时会对电量互感器造成一定的影响，甚至会导致出现严重的误差[2]。所以，在选择电流互感器时，要避免电路互感器的铁芯，由于没有选择对应径流电流的电流互感器出现过度消耗的问题。

1.3 电流互感器在误差方面产生的影响

当前的市场上出售的电能表等产品，经过实际调查，得出都有着或大或小误差的结论。电能计量出现误差的原因，与这些没有质量保证的产品有着很大的关系。而这些产品的质量问题又是由于一些无良厂商，为了更多的经济利益，降低了制作的成本，偷工减料，原材料也存在着很严重的质量问题。其中的一些生产厂家，会使用三类磁钢作为生产电流互感器的原材料。三类磁钢这种材料存在着很大的质量问题，还会使产品出现失磁现象。在不断减少电能表的电阻的同时还会增加自己本身的转动速度，这种状态的电流互感器基本不可能保证电能计量的准确度。由于三类磁钢的特殊性，刚刚使用时与正常的电流互感器一样，只有在使用了一段时间后才出现失磁现象。因此就算在购买电流互感器时做到了认真的检查与排查，也很难找出这些质量问题严重的电流互感器，还会给相应的电力企业造成巨大的损失[3]。

1.4 电流互感器在超负荷或低负荷状态时对电能计量的影响

根据实际操作可知，只有在负载电流在额定电流的120%以内，负载的电流越大，电流互感器对电能计量的误差就越小，呈负相关。但是当负载的电流超过了额定电流的120%之后，电流互感器对电能计量的误差与负载电流的大小呈正相关。还有一种特殊情况就是，当负载电流很小，甚至不超过额定电流的1%时，电流互感器对电能计量的误差，会随着负载电流的减小而增大。根据国家在2010年出台的相关文件规定，电流互感器在进行测量电流时需要将额定功率与二次负荷的数值确保在0.25-1中间，这样才能保证电流互感器在测量电流时产生的数据误差不超过国家相关规定中的限值。也就是说，只有二次负载的电流处于额定电流25%～100%这一区间时，电流互感器对电能进行计量时的结果误差最小。目前市场上的电流互感器，都会在自身的铭牌上标有自身的额定负荷电流，其中一大部分的电流互感器还标注了自身的负荷电流的下限。另外一部分没有标注自身负载电流下限的电流互感器对于额定二次电流5A，额定负荷7.5VA及以下的电流互感器，下限负荷为2.5VA；额定负荷电阻小于0.2Ω的电流互感器下限负荷为0.1Ω。因此，在电力企业实际使用电流互感器时，应该保证二次负载电流在电流互感器的负荷电流范围内，才能减少误差，更加准确地对电能进行计量。

2 电流互感器实际操作中对电流计量的影响

不同类型的企业在实际生产过程中，用电情况不同，比如连续用电、阶段性用电、间歇性用电与不确定性用电等等状况，基本不可能使用电量保持恒定。比如一个工厂在生产旺季白天的最高负载电流为200A，这大大超过了电流互感器的额定电流，导致对电流互感器对电能计量产生误差，计量出的结果与工厂实际用电量不相同。而当工厂正常生产时，负载电流又会大幅度降低，当工厂停止生产时负载电流可以降到0.5A甚至更低，这时的负载电流不到电流互感器额定电流的1%，电能计量的结果也会产生误差。根据这种情况，对电流互感器的误差进行检查，具体数据如表1所示。

由表1的数据可以得知，当通过电流互感器的实际负载电流与额定电流越接近时，结果越准确。

表1 电流互感器的误差

在相同情况下，对于电流互感器匹配的电能表进行检测，负载电流选择为标定电流Ib的10%～500%，其功率因数为1.0，检定点为标定电流的10%、50%、100%、400%、450%、500%，电能表的误差具体数值如表2所示。

表2 电能表的误差

根据表2的数据可知，一旦实际使用中的负载电流超过电能表的最大额定电流时，过载电流越大，电能表产生的误差越大。

综上所述，电流互感器会因为超负荷运行造成误差变大，电能表也会因此导致精度降低。这样的结果就会导致，超负荷运行状态越严重，对电能计量的偏差也就越大。假设某工厂的三项电路，所安装的电流互感器的额定电流是15安培。三项电路并不是完全正常连接的，其中电流线路中存在一个电流表，并且这个电路中的功率表与电能表之间还存着电流回路。电流互感器的绕组也会对电路产生一定的影响。电流表与功率表安装在一起，电能表与互感器安装在开关附近，其中是使用铜制电缆进行相连的，存在一定的电阻。整个电路的总长度一共为7m，因此电流互感器的二次负载的实际数据为：

式中：S2I代表电流互感器的二次实际负载，VA。

Kjx代表二次回路导线接线系数为。

Kjx2代表串联线圈总阻抗接线系数为1。

I2n代表电流互感器二次额定电流，A。

Zm代表二次接入电能表电流线圈总阻抗，Ω。

Rk代表二次回路接头接触电阻Ω，一般取（0.05-0.1）Ω，此处取0.1Ω。

ρ代表铜导电率，ρ=57m/Ω·mm2。

A代表二次回路导线截面，mm2。

根据上述的公式，再对电流互感器的实际负载进行计算：

根据上述公式计算的结果可知，电流互感器是在超负荷运行的，导致电能计量时出现了一定的误差。因此，在实际生活中对电能进行计量时，还必须注意到低压电损对电能计量产生的影响。