分析互感器及其誤差原因與補(bǔ)償方法

　　互感器(instrument transformer)是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。其功能主要是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100V）或標(biāo)準(zhǔn)小電流（5A或1A，均指額定值），以便實(shí)現(xiàn)測量儀表、保護(hù)設(shè)備及自動(dòng)控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。同時(shí)互感器還可用來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。按比例變換電壓或電流的設(shè)備。

結(jié)構(gòu)原理

　　普通電流互感器結(jié)構(gòu)原理：電流互感器的結(jié)構(gòu)較為簡單，由相互絕緣的一次繞組、二次繞組、鐵心以及構(gòu)架、殼體、接線端子等組成。其工作原理與變壓器基本相同，一次繞組的匝數(shù)(N1)較少，直接串聯(lián)于電源線路中，一次負(fù)荷電流()通過一次繞組時(shí)，產(chǎn)生的交變磁通感應(yīng)產(chǎn)生按比例減小的二次電流()；二次繞組的匝數(shù)(N2)較多，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷(Z)串聯(lián)形成閉合回路，由于一次繞組與二次繞組有相等的安培匝數(shù)，I1N1=I2N2，電流互感器額定電流比電流互感器實(shí)際運(yùn)行中負(fù)荷阻抗很小，二次繞組接近于短路狀態(tài)，相當(dāng)于一個(gè)短路運(yùn)行的變壓器。

　　穿心式電流互感器其本身結(jié)構(gòu)不設(shè)一次繞組，載流(負(fù)荷電流)導(dǎo)線由L1至L2穿過由硅鋼片搟卷制成的圓形(或其他形狀)鐵心起一次繞組作用。二次繞組直接均勻地纏繞在圓形鐵心上，與儀表、繼電器、變送器等電流線圈的二次負(fù)荷串聯(lián)形成閉合回路，由于穿心式電流互感器不設(shè)一次繞組，其變比根據(jù)一次繞組穿過互感器鐵心中的匝數(shù)確定，穿心匝數(shù)越多，變比越小；反之，穿心匝數(shù)越少，變比越大，額定電流比：式中I1——穿心一匝時(shí)一次額定電流；　n——穿心匝數(shù)。

　　多抽頭電流互感器。這種型號(hào)的電流互感器，一次繞組不變，在繞制二次繞組時(shí)，增加幾個(gè)抽頭，以獲得多個(gè)不同變比。它具有一個(gè)鐵心和一個(gè)匝數(shù)固定的一次繞組，其二次繞組用絕緣銅線繞在套裝于鐵心上的絕緣筒上，將不同變比的二次繞組抽頭引出，接在接線端子座上，每個(gè)抽頭設(shè)置各自的接線端子，這樣就形成了多個(gè)變比，此種電流互感器的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)負(fù)荷電流變比，調(diào)換二次接線端子的接線來改變變比，而不需要更換電流互感器，給使用提供了方便。

　　不同變比電流互感器。這種型號(hào)的電流互感器具有同一個(gè)鐵心和一次繞組，而二次繞組則分為兩個(gè)匝數(shù)不同、各自獨(dú)立的繞組，以滿足同一負(fù)荷電流情況下不同變比、不同準(zhǔn)確度等級(jí)的需要，例如在同一負(fù)荷情況下，為了保證電能計(jì)量準(zhǔn)確，要求變比較小一些(以滿足負(fù)荷電流在一次額定值的2/3左右)，準(zhǔn)確度等級(jí)高一些(如1K1.1K2為200/5.0.2級(jí))；而用電設(shè)備的繼電保護(hù)，考慮到故障電流的保護(hù)系數(shù)較大，則要求變比較大一些，準(zhǔn)確度等級(jí)可以稍低一點(diǎn)(如2K1.2K2為300/5.1級(jí))。

　　一次繞組可調(diào)，二次多繞組電流互感器。這種電流互感器的特點(diǎn)是變比量程多，而且可以變更，多見于高壓電流互感器。其一次繞組分為兩段，分別穿過互感器的鐵心，二次繞組分為兩個(gè)帶抽頭的、不同準(zhǔn)確度等級(jí)的獨(dú)立繞組。一次繞組與裝置在互感器外側(cè)的連接片連接，通過變更連接片的位置，使一次繞組形成串聯(lián)或并聯(lián)接線，從而改變一次繞組的匝數(shù)，以獲得不同的變比。帶抽頭的二次繞組自身分為兩個(gè)不同變比和不同準(zhǔn)確度等級(jí)的繞組，隨著一次繞組連接片位置的變更，一次繞組匝數(shù)相應(yīng)改變，其變比也隨之改變，這樣就形成了多量程的變比。帶抽頭的二次獨(dú)立繞組的不同變比和不同準(zhǔn)確度等級(jí)，可以分別應(yīng)用于電能計(jì)量、指示儀表、變送器、繼電保護(hù)等，以滿足各自不同的使用要求。

　　組合式電流電壓互感器。組合式互感器由電流互感器和電壓互感器組合而成，多安裝于高壓計(jì)量箱、柜，用作計(jì)量電能或用作用電設(shè)備繼電保護(hù)裝置的電源。組合式電流電壓互感器是將兩臺(tái)或三臺(tái)電流互感器的一次、二次繞組及鐵心和電壓互感器的一、二次繞組及鐵心，固定在鋼體構(gòu)架上，浸入裝有變壓器油的箱體內(nèi)，其一、二次繞組出線均引出，接在箱體外的高、低壓瓷瓶上，形成絕緣、封閉的整體。一次側(cè)與供電線路連接，二次側(cè)與計(jì)量裝置或繼電保護(hù)裝置連接。根據(jù)不同的需要，組合式電流電壓互感器分為V/V接線和Y/Y接線兩種，以計(jì)量三相負(fù)荷平衡或不平衡時(shí)的電能。

誤差測量

直流法

　　用1.5～3V干電池將其正極接于互感器的一次線圈L1，L2接負(fù)極，互感器的二次側(cè)K1接毫安表正極，負(fù)極接K2，接好線后，將K合上毫安表指針正偏，拉開后毫安表指針負(fù)偏，說明互感器接在電池正極上的端頭與接在毫安表正端的端頭為同極性。

　　1.K1為同極性即互感器為減極性。如指針擺動(dòng)與上述相反為加極性。

交流法

補(bǔ)償量如下：

Δf=Nx/（N2-Nx）×100%

匝數(shù)補(bǔ)償

　　只對(duì)比差起到補(bǔ)償作用，補(bǔ)償量與二次負(fù)荷和電流大小無關(guān)。補(bǔ)償匝數(shù)一般只有幾匝，匝數(shù)補(bǔ)償應(yīng)計(jì)算電流低端二次阻抗最大時(shí)，和電流高端二次阻抗最小時(shí)誤差。對(duì)于高精度的微型電流互感器匝數(shù)補(bǔ)償那怕只補(bǔ)償1匝，就會(huì)補(bǔ)償過量。這時(shí)可以采用半匝或分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償。但是電流互感器的匝數(shù)是以通過鐵芯窗口的封閉回路計(jì)算的，電流互感器的匝數(shù)是一匝一匝計(jì)算的，不存在半匝的情況。采用半匝或分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償必須采用輔助手段如：雙繞組、雙鐵芯等。輔助鐵芯補(bǔ)償對(duì)比差、角差都起到補(bǔ)償作用，但輔助鐵芯補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ谱鞴に嚤容^復(fù)雜。電容補(bǔ)償，直接在二次繞組兩端并聯(lián)電容就可以。其對(duì)比差起正補(bǔ)償作用，補(bǔ)償大小與二次負(fù)荷Z=RiX中X分量成正比，與補(bǔ)償電容大小成正比；對(duì)角差都起到負(fù)補(bǔ)償，補(bǔ)償大小與二次負(fù)荷Z=RiX中R分量成正比，與補(bǔ)償電容大小成正比。電容補(bǔ)償是一種比較理想的補(bǔ)償方法。在微型精密電流互感器中，一般二次繞組直接接運(yùn)放的電流/電壓變換，其二次阻抗基本為0，此時(shí)電容補(bǔ)償?shù)淖饔镁捅容^小。一般可以在電流/電壓變換階段增加移相電路可以解決角差問題。用戶可以根據(jù)電流互感器出廠時(shí)所帶的該互感器的檢驗(yàn)報(bào)告中檢驗(yàn)誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整計(jì)算移相電路。

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