浅谈电流互感器的误差和二次负载的计算

浅谈电流互感器误差及影响摘要：电流互感器是一次系统和二次系统电流间的联络元件，将一次回路的大电流转换为小电流，供给测量仪表和保护装置使用。

电流反应系统故障的重要电气量，而保护装置是通过电流互感器来间接反应一次电流的，因此电流互感器的性能直接决定保护装置的运行。

然而从互感器本身和运行使用条件方面来看，电流互感器存在不可避免的误差，本文分别从这两个方面分析了误差，并结合实际工作阐述了误差带来的影响，以便在工作中加强重视，并做出正确的分析。

关键词：电流互感器 励磁电流 误差一、电流互感器的误差在理想条件下，电流互感器二次电流I 2＝I 1/Kn ，Kn=N 2/ N 1 ，N 1 、N 2 为一、二次绕组的匝数，不存在误差。

但实际上不论在幅值上（考虑变比折算）和角度上，一二次电流都存在差异。

这一点我们可以从图中看到。

从图一看，实际流入互感器二次负载的电流I’2 ＝I 1－Ie ，其中I’2 = I 2 * Kn,Ie 为励磁电流，即建立磁场所需的工作电流。

正是因为励磁损耗的存在，使得I 1 和I’2 在数值上和相位上产生了差异。

正常运行时励磁阻抗很大，励磁电流很小，因此误差不是很大，经常可以被忽略。

但在互感器饱和时，励磁阻抗会变小，励磁电流增大，使误差变大。

图二相量图，以I’2 为基准，E 2 较－I’2超前φ角（二次总阻抗角，即Z 2 和Z 阻抗角），如果不考虑铁磁损耗，励磁阻抗一般被作为电抗性质处理，Ie 超前E 2 为90度， I’2与Ie 合成I 1。

图中I’2与I 1不同相位，两者夹角δ即为角度误差。

对互感器误差的要求一般为，幅值误差小于10％，角度误差小于7度。

二、电流互感器的饱和电流互感器的误差主要是由励磁电流Ie 引起的。

正常运行时由于励磁阻抗较大，因此Ie 很小，以至于这种误差是可以忽略的。

但当CT 饱和时，饱和程度越严重，励磁阻抗越小，Z图一 等值电路E 图二 相量图励磁电流极大的增大，使互感器的误差成倍的增大，影响保护的正确动作。

互感器二次回路压降误差及负荷概述安装运行于电厂和变电站中的电压互感器，往往离装设于控制室配电盘上的电能表有较远的距离（例如，有的500kV 变电站，此距离长达800米），它们之间的二次连接导线较长，而且往往接有快速开关接点及保险管等，其电阻值较大；如果二次所接表计、继电保护装置及其他负荷较重，负荷电流较大，则由此引起的二次回路压降将较大。

如图1（a ）所示，由于电压互感器与电能表间的二次回路上有电压降（R 1－jX 1）1I 、（R 2－jX 2）2I 、（R 3－jX 3）3I ，导致电能表端子上的电压（ab U '与cbU '）不等于电压互感器二次的端电压（ab U 与cb U ），包括其大小和相角都不相同，即（ab U ≠ab U '，cb U ≠cbU '，ab U '与abU 间存在相角差δab ）从而给电能的计量结果带来误差。

图1 电压互感器二次回路在图1（a ）所示三相三线电路中，ab 相及cb 相二次回路压降ab U 及cbU ，可用下式表达：Δab U =ab U '－ab U =－(R 1+jX 1)1I +(R 2+jX 2)2I ±ab E =－(R 1+jX 1)1I －(R 2+jX 2)(1I +3I )±abE =－[(R 1+R 2) + j(X 1+X 2)] 1I －(R 2+jX 2)3I ±abE （1） Δcb U =cb U '－cb U =－(R 3+jX 3)3I + (R 2+jX 2)2I ±cb E =－[(R 2+R 3) + j(X 2+X 3)]3I －(R 2+jX 2)1I ±abE （2） 式中，abE 、cb E ——分别为外磁场在ab 回路和cb 回路中感生的电势。

在图1（b ）所示三相四线电路中，ao 相、bo 相、co 相二次回路压降Δa U 、ΔbU 、ΔcU ，可用下式表达：a a a a E I I jX R I X X j R R U U U ±++-+++-=-'=∆)])(()()[(320010101 （3） bb b b E I I jX R I X X j R R U U U ±++-+++-=-'=∆)])(()()[(310020202 （4）c c c c E I I jX R I X X j R R U U U ±++-+++-=-'=∆)])(()()[(210030303 （5）式中，a E 、b E 、cE ——分别为外磁场ao 相、bo 相、co 相二次回路中感生的电势。

影响电流互感器误差因素及处理方法【摘要】：通过对电流互感器的工作原理及误差影响因素进行分析，提出了误差控制方法，在实际设计工作中取得较好的效果。

【关键词】：电流互感器相量图误差回路电阻铁心截面积引言：为了测量高压交流电路中流过的大电流，通常借助电流互感器，利用互感器可将大电流变成小电流，并且可将高电压回路和低压测量仪表隔离开，以满足安全的计量、继电保护、自动控制等方面的要求。

一、工作原理电流互感器(以下简称CT)工作原理与一般变压器基本相似，主要由两个相互绝缘并且绕在同一个闭合铁心的绕组构成。

一般将这两个绕组称之为一次绕在和二次绕组。

CT的一次绕组串联在高压系统中，二次绕组与二次设备中的测量仪器、仪表、继电器的电流线圈相串联。

从图1-1可以看出，当一次绕在中流过时，由于电磁感应，在二次绕组中感应出电势，在二次绕组外部回路接通的情况下，就有二次电流产生。

其中，N1称为一次磁动势，N2称为二次磁动势。

一次磁动势与二次磁动势的相量和即为励磁磁动势：N1+N2=N1(式1-1)其中，是使铁心中产生主磁通所需的励磁电流，它是一次电流的一部分。

上式还可以写成(式1-2)或+=(式1-3)从图1-1还可以看出，CT的二次感应电势与二次绕组内部阻抗压降和二次端电压相平衡即：=+(R2+jX2),V (式1-4)式中-二次绕组感应电动势，V;-二次绕组端电压，V;R2-二次绕组电阻，；X2-二次绕组漏电抗，。

其中，= (Rb+jXb),V(式1-5)式中Rb-二次负荷电阻，；Xb-二次负荷电抗，。

由此得出：=[(Rb+ R2)+ j(Xb +X2)] ,V (式1-6)由以上原理可见，励磁电流是造成CT误差的主要原因。

误差可分为两种，即电流误差(比值差)和相位差(角差)。

比值差是由于实际电流比与额定电流比不相等而造成的。

电流误差的百分数可表示为：,%(式1-7)式中-额定电流比，A;-实际一次电流，A;-在测量条件下，流过时的实际二次电流，A。

电流互感器二次负载的计算及选择1.电流互感器简介互感器就是将电力网络中的大电流、高电压这些高电平的电力参数按比例变换成低电平的参数或信号，以供测量仪器仪表、继电保护和其他类似仪器使用的变压器。

而电流互感器是用一种将大电流按照一定的变比变换成小电流的仪器，当电流互感器用于电路时，可作电流、电能、功率测量和继电保护及自动化设备的辅助装置，它将大电流变换成小电流——现在在厂站中大多变换成1A 的电流，供给二次回路测量仪表和继电保护等设备用，从而保证测量仪表及其他装置的安全，并使其便于工作。

目前用于敞开式的超高压变电站中的油浸式电流互感器，有电容型结构和链型 2 种。

电容型结构的主绝缘由若干串联的电容屏（多为铝箔与半导体纸）与绝缘纸组成；链型结构的是将一次绕组与绕有二次绕组的环状铁心交叉后形成“ 8”字形，一、二次绕组分开绝缘，并与铁心一起浸入有绝缘油的瓷套内。

油浸式电流互感器通常装有隔膜或金属膨胀器，使油与空气隔离，防止绝缘受潮与氧化。

为防止瓷套炸裂的危险，以硅橡胶伞裙代替瓷套的六氟化硫（）气体绝缘的电流互感器也已开始投入运行。

2.电流互感器的特点1）电流互器的二次回路中所串的负载一般是电流表以及继电器等元件中的电流线圈，阻抗一般不大，因此，电流互感器的正常运行情况相当于二次侧短路的变压器运行状态。

2）电流互感器的一次电流是由电网输送的负载决定的，在一定的条件（下文会提到）下，二次侧的电流大小是由一起起主导作用。

3）电流互感器中，当二次回路的负载阻抗发生变化时，会影响二次电动势。

因为，电流互感器的二次回路是闭合的，在某一定值的一次电流作用下，感应二次电流的大小决定于二次回路中的阻抗，当二次阻抗值较大时，二次电流会相应地减小，一次电流中，用来平衡二次电流的分量也就随之变小，作用于励磁回路的电流分量增多，造成二次电动势升高。

相反地，当二次阻抗变小时，感应的二次电流增大，一次电流中用于平衡二次电流的分量就大，作用于励磁回路的电流分量减小，二次电动势因此降低。

二次实际负载对电流互感器误差的影响作者：王路来源：《硅谷》2011年第01期摘要：电能计量误差由电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起误差的代数和；实际运行的二次负载阻抗的大小直接影响电流互感器的误差；分析和讨论实际二次负载阻抗对电流互感器误差的影响。

关键词：计量；电流互感器；二次负载；误差中图分类号：TM93文献标识码：A文章编号：1671－7597（2011）0110023－01电能计量装置包括电能表、电压电流互感器、二次回路三部分组成，其误差由电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起误差的代数和组成。

二次负载阻抗的大小直接影响着互感器的误差；本文将分析和讨论二次负载阻抗对电流互感器误差的影响。

电流互感器在标称的准确级下，有对应的额定二次容量S2e或额定二次负载阻抗Z2e，只有当二次实际阻抗Z2满足0.25Z2e≤Z2≤Z2e时，电流互感器才能达到标称的准确级。

否则电流互感器实际的准确级就会低于其标称值，将会影响电测仪表指示和电能计量的准确性。

1 电流互感器的误差电流互感器主要由三部分组成：铁心、一次线圈和二次线圈。

由于铁心磁阻的存在，电流互感器在传变电流的过程中，必须消耗一小部分电流用于激磁，使铁心磁化，从而在二次线圈产生感应电势和二次电流，电流互感器的误差就是由于铁心所消耗的励磁电流引起的。

由于激磁电流和铁损的存在，电流互感器一次电流和二次电流的差值是一个向量，误差包括比值差和相角差。

一次电流和二次电流在数值上的误差用相对误差方式以百分数表示时称为比差，根据国家标准规定比差定义：式中：I1-线路上流过的一次电流；I2-电流互感器二次回路中的电流；K-电流互感器额定电流比。

从比差定义的公式中可知比差有正负值，同一电流互感器在不同电流和负载时比差可能为正也可能为负。

2 电流互感器二次负载对误差的影响电流互感器的等值电路如图1所示。

图1变比为1的电流互感器等值电路从图1可知：Im=-E1/Zm；（2）I1≈I2=-E2/Z02；（3）式中：Zm－激磁阻抗，Zm=Rm+jXm；Z02－二次回路总阻抗。

微型电流互感器误差影响因素微型电流互感器误差计算上一节提到电流互感器产生误差，是由于二次绕组要提供励磁电流的原因。

励磁电流I0来励磁就是误差。

误差计算公式为ε=I0/I1=I0N1/I1N1ε误差；I0励磁电流；I1一次绕组电流；N1一次绕组匝数；对于电流频率为50HZ的互感器误差计算公式为（公式推导略，请自行运用电磁感应知识推导）ε=25.3Z02l/（N2^2 μSk）ε误差；Z02二次回路的总阻抗,包括二次绕组内阻抗和外接负载阻抗；l平均磁路长度cm；截面为矩形的环形铁芯平均磁路长度l=π（铁芯外径D-铁芯外径d）/ln（D/d）≈π（D+d）/2N2二次绕组匝数；μ铁芯磁导率T/Oe；S铁芯截面cm^2；K铁芯叠片系数以上计算的误差为互感器的复合误差,包含比值差和相位差。

比值差f= - ε×sin（α+Ψ）%相位差δ= ε×cos（α+Ψ）×3438′α二次回路总阻抗角Ψ铁芯的损耗角微型电流互感器误差因素1、电流对电流互感器误差影响：从误差计算公式发现好象与电流大小无关。

实际上电流变大铁芯的磁感应强度成正比例增大。

此时磁导率和损耗角也增大。

电流变大时比值差、相位差都减小，比值差减小得少，相位差减小得多。

2、绕组匝数对电流互感器误差影响：误差与二次绕组匝数的平方成反比。

因此增加二次绕组匝数，能减少互感器的误差。

但增加二次绕组匝数的同时会增加二次绕组内阻，二次回路总阻抗变大，一定程度上增加了误差。

3、电流互感器误差与铁芯的磁路长度成正比，与铁芯窗口面积成反比。

4、电流互感器误差与铁芯的磁导率成反比。

对于同样级别的互感器，采用高磁导率材料，可以减少铁芯体积，而体积的减少可以提高磁感应强度，磁感应强度的变大又使磁导率增加，互感器误差进一步减少。

所以磁性材料的性能是提高互感器精度的重要途径。

坡莫合金就是微型电流互感器的一种理想材料，其磁导率比较高。

5、电流互感器误差与二次负载成正比，但负载增大后，铁芯磁感应强度变大，磁导率稍有提高，所以误差小于正比增加。

电流互感器二次额定电流和二次允许负荷对测量结果的影响王梅【摘要】为解决当电流互感器装设点与实际控制点相距较远时,电流互感器的精度达不到要求,电流表读数与实际值相差较大的问题,阐述了电流互感器的二次额定电流和二次允许负荷的计算方法,以及对电流测量精度的影响.结合工程实例,采用增大电流互感器的二次允许负荷和减小二次额定电流相结合的方法,使得电流互感器的二次实际负荷小于二次额定负荷,解决了电流测量精度不满足要求的问题,从而测量结果与实际值较接近.【期刊名称】《现代建筑电气》【年(卷),期】2017(008)010【总页数】3页(P40-42)【关键词】电流互感器;二次允许负荷;二次实际负荷;二次额定电流【作者】王梅【作者单位】上海绿美工程设计有限公司,上海201600【正文语种】中文【中图分类】TU855电流互感器是电力系统运行中必不可少的电流测量设备,将一次大电流变换成二次小电流,以达到满足计量、继电保护、自动控制等方面的要求[1-4]。

在电力系统中,电流互感器分为测量用电流互感器和保护用电流互感器两种,本文主要讨论测量用电流互感器。

因在实际工程中,很多设计人员在选择电流互感器时仅考虑一次额定电流,但影响测量结果的有电流互感器的二次额定电流和二次负荷大小,往往被设计人员忽略。

本文分析电流互感器的二次额定电流和二次负荷对实际测量结果的影响,可为电气设计人员提供参考。

电流互感器的二次容量是根据电流互感器使用的二次负载大小来确定的,二次负载主要和其二次接线的长度、负载有关。

电流互感器二次容量的选择要符合实际要求,并不是越大越好的,只有选择的二次负荷大小接近实际二次负荷,电流互感器的精度才较高,容量偏大或偏小都会影响测量精度。

电流互感器的二次绕组中所接入的实际二次负荷应保证在额定二次负荷的25% ～100%范围内,电流互感器的误差才会在规定要求范围内。

(1) 校验电流互感器的精度时,电流互感器的实际二次负荷为式中: Kjx1、Kjx2——导线接线系数、仪表或继电器接线系数;Zcj——测量仪表与计量仪表线圈的阻抗;Rjc——接触电阻,一般取0.05～0.10 Ω;Rdx——连接导线的电阻。

电流互感器二次负荷对计量误差的影响吴晓妹发表时间：2018-03-13T10:21:34.013Z 来源：《电力设备》2017年第30期作者：吴晓妹[导读] 摘要：为了研究电流互感器二次负荷对计量误差的影响，本文从电流互感器的工作原理，误差计算方法，误差产生的原因以及电流互感器与二次负荷之间的关系方面入手，对计量误差与电流互感器二次负荷之间的关系进行了探讨，并提出了相应的解决措施。

（锡林郭勒电业局内蒙古锡林浩特 026000）摘要：为了研究电流互感器二次负荷对计量误差的影响，本文从电流互感器的工作原理，误差计算方法，误差产生的原因以及电流互感器与二次负荷之间的关系方面入手，对计量误差与电流互感器二次负荷之间的关系进行了探讨，并提出了相应的解决措施。

通过本文对此方面研究进行完善，并未今后的技术研究提供相应的理论支持。

关键词：电流互感器；二次负荷；计量误差；措施计量装置是电力系统中进行一切电能经济计算的关键装置，其计量的准确性对于整个电力系统来说都至关重要。

影响计量装置准确性的因素有很多，除了内部计量方面的误差，还存在人为操作误差等，在内部影响因素中电流互感器二次负荷造成的误差是研究的重点。

在之前的很多研究中，都是对整个影响因子进行整体的研究，很少对某一方面的影响进行系统深入的探讨。

本文中将主要针对电流互感器二次负荷对计量准确性进行研究，主要从电流互感器的工作原理，误差计算方法、误差产生原因以及电流互感器二次负荷的重要性、其如何对计量误差产生影响等方面来进行说明，最后给出相应的降低计量误差的措施。

希望通过本研究，能让人们对电流互感器二次负荷对计量误差的影响方面有一个全面的认识，进而为提高我国电力系统中相关计算的准确性提供必要的帮助。

1、二次负荷对电流互感器误差的影响 1．1工作原理电流互感器在工作时，它的二次侧回路闭合。

工作时回路中的电阻很小，电流互感器整个接近短路状态。

电流互感器中若二次线圈的匝数比一次线圈的多，则电流互感器会把较大的一次电流转化为较小的二次电流来使用。