泄漏电流对电流互感器误差特性的影响及分析
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输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学）、国网四川省电力公司计量中心的研究人员刘刚、熊小伏、廖瑞金等，在2018年第3期《电工技术学报》上撰文指出，目前在低压状态下对输电系统中的电流互感器开展误差检测，检测条件与实际运行条件不一致，导致检测数据不能准确反映其运行时的实际误差特性，从而导致较大的电能错误计量或对电流互感器计量性能合格性做出错误评判。
分别通过理论、仿真和试验等多种方式深入分析泄漏电流对电流互感器误差特性的影响。结果表明，泄漏电流会使电流互感器误差向负方向偏移；电流较小时（特别是20%额定电流以下），泄漏电流影响较大，随着电流增大，泄漏电流影响逐渐减小，当电流增大到一定程度时，泄漏电流对电流误差的影响可以忽略；建议采用在运行电压下直接测试的方式对电流互感器开展误差检测。
输电系统中的电流互感器运行于高压状态，其主要作用是将一次电流信号传变给电能计量装置和继电保护装置等设备。电流互感器传变信号的准确性即电流互感器良好的误差特性对保证电能计量的准确性具有重要意义。
为了保证电流互感器传变信号准确，必须对其误差性能进行检测。目前对高压电流互感器开展误差检测主要依据标准IEC（国际电工委员会）61869-2—2012《Instrumenttransformers-part 2: additional requirements for current transformers》[1]和国家计量检定规程JJG 1021-2007《电力互感器》[2]等开展。
根据这些标准规定，对电流互感器误差检测时只升流（即在低压下进行检测），但其实际运行于高压状态，由于一、二次绕组间电容的存在，将有泄漏电流从处于高压的一次绕组流向处于低压的二次绕组。
因此，低压下的误差检测结果不能准确反映电流互感器在实际运行中的计量性能[3]。IEC 61869-4—2013《Instrumenttransformers-part 4: additional requirements for combined transformers》[4]和国家标准GB/T 20840.4—2015《互感器第4部分：组合互感器的补充技术要求》[5]考虑了电压对电流互感器误差的影响，但是依据该方法得到的是电流互感器的最大误差范围，而不是电流互感器实际运行状态下的真实误差。
根据IEC关于仪表和测量装置的基本原则：“所有仪表和测量装置的误差都必须进行实际测量，未经测量，仅是以其他测量中计算出来的和引用电压、电流和功率因数组合的误差，不能作为评价装置基本误差的依据”[6]，说明电流互感器的误差应在实际高压运行状态下测量，此时泄漏电流对电流互感器误差的影响才能被真实地考虑进去。
目前，对泄漏电流的研究大量集中于利用泄漏电流检测和诊断绝缘子、电容性设备、避雷器等高压电气设备的绝缘性能[7-14]；针对用于配电网的木质绝缘杆火灾事故大量由泄漏电流导致，通过扫描电镜等手段分析木质绝缘杆的电气特性与泄漏电流的关系[15-17]；针对泄漏电流对用于光伏系统的无变压器型逆变器性能影响较大问题，研究对其泄漏电流的评估及其降低措施[18-21]等方面。
泄漏电流对互感器误差特性影响方面研究很少。文献[22]建立外部电流对电流互感器误差影响的数学模型并用Ansys开展了仿真研究，结果表明一定条件下外部电流将对电流互感器误差产生较大影响。文献[23,24]对三相组合互感器的三相检测法进行了研究，结果表明用三相检测法测得的误差与传统检测法测得的误差有较大差异。
文献[25-28]对10 kV和35 kV组合互感器分别在低压状态下和额定高压状态下开展电流互感器误差检测，低压状态下误差合格的电流互感器在额定高压状态下检测时，其1% 额定电流和5% 额定电流时的误差与低压状态下的误差相差较大，甚至超出误差限值，随着电流增加，两种状态下所测得的差值减小，说明两种方法检测结果存在差异。
文献[29]对油浸式三相三元件组合互感器研究发现，电压互感器励磁对电流互感器误差的影响主要体现在20% 额定电流以下，而随着一次电流的逐渐增大，其影响逐渐变小直至可忽略不计。
以上研究结果表明电流互感器在低压下的误差与其处于高压运行状态的真实误差存在差异，但差异原因及对电流误差影响机理的具体分析尚不充分。本文以应用于10 kV系统的三相三元件组合互感器为研究对象，通过理论、仿真和试验等方式分析泄漏电流对电流互感器误差特性的影响，为电流互感器的设计、制造和检测提供有价值的参考。
图1 电流互感器误差检测示意图
结论
本文通过理论、仿真及试验相结合的方式，分析了泄漏电流对电流互感器误差的影响，得到以下结论。
1）泄漏电流使电流互感器的比差和角差产生负方向偏移，且其影响随泄漏电流的增大而增大。
2）泄漏电流对电流互感器误差的影响主要体现在电流互感器处于低负荷即一次电流较小（特别是20%额定电流以下）时；随着一次电流增加，泄漏电流对电流互感器误差的影响减小，当一次电流增加到一定程度时，泄漏电流的影响可忽略。
3）建议采用在运行电压下直接测试的方式对电流互感器开展误差检测。