互感器特性综合测试仪
[摘 要]电流互感器是电力系统中的重要设备。掌握误差特性、伏安特性和10%误差曲线的原理和意义具有重要作用。作为电流互感器设计、运维人员，更加合理的利用知识，可以避免设备发生故障，以确保电力系统安全和稳定的运行，保护装置发挥着重要的作用。本文主要介绍了电流互感器误差产生的原因、伏安特性的原理、做法和意义。
[关键词]电流互感器；伏安特性；测量；分析
中图分类号：V415.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）20-0010-01
1、电流互感器的工作原理
为了保证电力系统的安全和经济运行，有必要对电力系统和电力设备的相关参数进行测量，以便对电力系统进行测量、监测和保护。电源电路和保护装置通常不能直接测量高电压和大电流，电流互感器的主要作用就是把这些电参数的高电平作变换为参数或信号的低电平，用于提供测量仪器，继电保护等类似电器。电磁式电流互感器广泛应用于电力系统中，类似于变压器。
1.1 电流互感器的特点
（1）初级线圈串联在电路中，匝数很小，所以初级线圈中的电流完全取决于被测电路的负载电流。可以不考虑二次电流。
（2）电流互感器与仪器和继电器相连，电流很小，在一般情况下，电流互感器处于短路状态。
1.2 电流互感器
从图1中我们可以直观地看到一个循环，在电流互感器中的电流1被分解成两部分，一部分用来在核心建立磁场，即电流LJ的激励，另一部分是两倍的电流2，分别在电流互感器的两侧因此诞生，我们看到的下一步是分析电流互感器的磁饱和特性。电流互感器作为一种特殊的变压器，与普通变压器有着相似的特性，但也有其特殊的性能要求。变压器（电流）简称CT，是初级电路的一个大电流正比于转换的两个小电流提供测量仪器和其他类似的保护继电器。
2、电流互感器的磁饱和特性
具有铁芯的电流互感器的结构如图1所示。初级绕组通过共同铁芯与两侧绕组连接。正常工作时的磁通密度B铁芯励磁电流是很低的，Lj很小，所以电流2等于电流1。
发生短路时，一次侧的短路电流会变得很大，使磁通密度B大大增加，相应的增加LJ。磁感应强度B不是很大。Lj与B的线性关系：铁芯磁通饱和增大到一定程度时，LJ的增加随磁通密度B呈线性关系变化，B的增加随LJ下降。磁通密度B和电流LJ曲线，当B有一定程度的增加，饱和后，当Lj急剧增加，所以电流2等于电流1，Lj和电流1将出现较大的误差。这就是为什么磁芯饱和导致更大的传导误差。
较大的励磁电流LJ也将产生大的励磁功率LJ*U1，这种动力就不会传到两侧，但也会使CT产生很高的热量，甚至烧坏电流互感器。
3、CT伏安特性曲线
CT伏安特性曲线描绘在图2中b-Lj关系曲线。在CT伏安特性曲线测试中，应特别注意电压由零逐渐增大，不降低电压再上升，以免引起磁滞回线。CT的初级侧开，对于多绕组CT的两侧，在伏安特性试验中也应将其他两个绕组分开。从两个绕组测量交流电压U2，测量电流i2，U2与i2的关系曲线为伏安特性曲线。根据电磁感应定律，感应电压和频率固定的UJ线圈磁通率的交流磁场成正比，UJ和B的UJ与描述B、Lj之间关系的LJ曲线之间的关系成正比，也就是说根据测试方法的描述是B和LJ的L-V曲线的关系曲线。因此，在这个时候，U2和I2之间的关系曲线，UJ和IJ的关系曲线。（图2，3）
4、CT的传导误差
总之，当初级电流i1的增大，误差会越来越大，同一回路的负载ZL误差会更大。
同时我们可以想到，可以通过ZL增加或减少来调整L1，随着ZL的增加，可以减少L1，从而适当减少一些错误。因此，为了把误差控制在一定范围，L1可以降低ZL实现，而ZL可以降低L1实现。
5、伏安特性试验
（1）在故障电流情况下，伏安特性是电流互感器的主要特性之一。电流互感器的保护，以准确限值系数卡尔夫（或阿尔夫）确定当复合故障电流比误差等于10%的额定电流比，通过故障电流和额定电流的比值，以确保这两个错误的故障电流保护装置不超过10%。
（2）用于测量的电流互感器，与仪器的FS系数确定当复合故障电流比误差大于或等于10%的额定电流比，当故障电流和额定电流的比值，进入故障电流测量仪是不是由于过度损伤，FS比卡尔夫低很多。在电流互感器故障电流比误差增加，由于电流互感器饱和，励磁电流增加，由于励磁电流的存在和一个次级绕组，通过等效变换的两个绕组，是从一个初级绕组电流励磁变换。在故障电流的情况下，这两个绕组所对应的电压降是次级电流在负载阻抗ES，和相应的激发次级绕组的电流是由：Le和ES之间的对应关系确定可以通过伏安特性试验间接获得
（3）双绕组电流互感器试验，施加交流试验电压，通过阅读测试电压、测试电流，电压和电流不超过本厂的技术条件为准，当电流增大，电压变化不大，其核心是饱和的，应该停止测试。根据试验数据绘出伏安特性。
（4）在潜在的意义上，可以从试验数据得出：ES=u-Lezct=u-Lerct，RCT可以现场试验中得到的。
准确限值系数
实际电流比额定一次电流（10%）或额定电流比，这是对应于电流互感器的综合誤差对应的两个绕组的额定负荷。如果两个负载不符合额定值，则实际电流与主电流对应于10%（5%）误差值的比率也不同。
（5）用mct表示为确保当前实际误差值和额定两倍负载阻抗ZB关系参数的电流的比值，得出MCT和ZB之间的曲线，称为10%（5%）误差曲线。通过实验得到的IE和ES曲线可以用来计算MCT和RB之间的关系曲线，对应于10%个错误，
Rb=ES9ieRCT
当两个额定电流5A，
MCT=2ieM=IP/5*N转化率降低到即：励磁电流当两倍额定电流1A，MCT=10ie对应5%的误差，
Rb=ES19ieRCT
当两额定电流5A，MCT=4ie
（6）误差特性曲线根据测试伏安特性数据，其中Rb是两绕组负载电阻、电抗负荷小，普遍忽视，Rb的负载阻抗ZB取代。实际电流和额定载荷对应的接入电阻电流的比值不同的情况下，两绕组额定负载电阻，MCT对应RBA值m，MCT是类似的准确限值系数Kalf（或ALF）。
参考文献
[1]张地生，孔忻，李晗，史轶华，杨栋，吴忠英，邹新峰. 电流互感器伏安特性测试方法的研究[J].高压电器，2012，06：80-84.
[2]赵园，蔚晓明，刘志忠，姚俊峰，侯永亮. 特高压电流互感器励磁特性试验和分析[J].科技创新导报，2009，21：87.
作者简介
张如（1984-），男，内蒙古五原县人，西安西电变压器有限责任公司，从事变压器用电流互感器设计工作。
