剩磁对测量用电流互感器的影响

云南电力技术

YUNNAN ELECTRIC POWER

Vol.47 No.3Jun.2019

剩磁对测量用电流互感器的影响

李海荣1，何东莹2，马金才3，彭平4，雷岩团哏5

(1.云南电网有限责任公司迪庆供电局，云南迪庆 674400；2.云南电网有限责任公司临沧供电局，云南临沧 677000；

3.寻甸供电有限公司，云南寻甸 655200；4.建水供电有限公司，云南建水 6300；

5.云南电网有限责任公司德宏供电局，云南芒市 678400)

摘要：电流互感器是电力系统中不可或缺的电气设备，其性能直接影响继电保护、电能计量和远程监控能否稳定可靠运行。本文通过阐述电流互感器剩磁产生的原因，从理论上分析了剩磁对测量用电流互感器运行的影响。最后提出了减小或消除电流互感器剩磁的可行措施。

关键词：电流互感器；剩磁；励磁特性

Effect of Residual Magnetic Field on Current Transformer for Measurement

LI Hairong1, HE Dongying2, MA Jincai3, PENG Ping4, LEI Yantuangen5

(1.Diqing power supply bureau, Yunnan Power Grid co., LTD. Yunnan Diqing 674400; 2.Lincang power supply bureau, Yunnan Power Grid co., LTD. Yunnan LinCang 677000;

3.Xundian power supply co., LTD., Yunnan Xundian 655200;4.Jianshui power supply co., LTD. YunnanJianshui 6300;

5.Dehong power supply bureau , Yunnan Power Grid co., LTD.,YunnanMangshi 678400)

Abstract: The current transformer is widely used in power system, and its stable and reliable performance directly affects relay protection, power metering and remote monitoring. In this paper, the reason of residual magnetic field of current transformer is explained, and the theoretical analysis of residual magnetic effect on current transformer for measurement is provided. Finally, the feasible measures to reduce or elIminate the remanence of current transformers are proposed.Key words: Current transformer; Residual magnetism. Excitation characteristic

中图分类号：TM74　　文献标识码：B　　文章编号：1006-7345（2019）03-00-03

0　前言

在电力系统中，电流互感器是一种电流转换设备，可将交流电路中的大电流按比例转换为小电流。以供测量仪表、继电保护及指示电路用，其性能直接影响着电网的稳定可靠运行。当运行中的电流互感器发生短路故障、重过载、强雷电瞬时性冲击等情况时，会形成大量的剩磁。一旦剩磁存在，它不会自动消失，并且剩磁的存在会导致电流互感器在激励曲线上的起始点发生变化。这将增加铁芯线圈的饱和度，导致保护拒动、误动以及计量失准。根据规程要求，电流互感器进行误差试验时，应先进行退磁处理，再进行误差测量，并以退磁后的测量结果作为判断合格与否的依据，然而，在实际工作过程中，剩磁对测量互感器的影响通常

被忽略。从以往测试结果来看，常用的0.2 S级电流互感器，剩余磁化强度会导致测量误差在负方向发生偏移，导致实际测量值偏小。因此，剩磁对电流互感器的影响需引起重视，本文通过对剩磁影响的分析，提出减少剩磁的措施。

1　电流互感器剩磁产生的原因

电流互感器剩磁的根本原因是磁体材料固有的磁滞现象。当电流瞬时变为零时，其磁通量并不为零，这会导致剩磁的存在。具体过程可以通过图1所示的激励电流的磁通量变化来说明。图1是铁芯的磁化曲线图，从图中可以看出，当激磁电流Im从0上升到Ia时，磁芯沿着oa曲线磁化，当激磁电流Im从Ia下降到0时，铁心的磁化沿ab曲线减小。磁通量Φ（或磁场

第47卷剩磁对测量用电流互感器的影响 2019年第3期

密度B）不是0，而是约等于Φr，Φr（或Br）就是我们所说的剩磁。理论上，如果磁化电流Im以不是从零变到大的方式磁化磁芯，则会引起剩磁。当铁芯中的磁通量达到饱和时，磁通量达到峰值，并且如果激励电流中断，此时残留在铁芯中的磁通被称为剩余磁通量。

K=Br/Bs×100%　Bs为铁心饱和磁场密度。

图1　磁化曲线

根据剩磁存在的原因，在使用过程中下列情况电流互感器会出现剩磁：

1）电流互感器在运转中接通和断开时；2）开路运行过的电流互感器；

3）系统发生短路故障时，会导致电流互感器剩余磁化较大；

4）在测试电流互感器时，例如使用直流法检测极性时，也可能存在剩磁。

2　剩磁对电流互感器的影响

电流互感器一旦产生剩磁，将处于局部小磁滞回线状态，磁化回路如图2中ab曲线所示，铁芯的原始对称磁滞回线产生偏移，磁滞回线在上半部和下半部不再对称，并且铁芯的非线性水平增加，剩磁导致铁芯的磁导率降低，并且非线性度上升。电流互感器阻抗Zm降低，磁化电流Im增大，电流互感器误差向负方向移动，将影响电流互感器的性能。

图2　局部磁化曲线

用于测量的电流互感器必需在正常条件下确保准确等级。根据误差与电流互感器参数之间的关系，见公式（1）、（2）。

（1）（

2）其中：在公式（1）、（2），中I2为二次

电流（A）；Z2为二次总阻抗（Ω）；N2为二次绕组匝数；f为电网频率（Hz）；L 为铁心平均磁路长度（cm）；S为铁心截面积（cm2）；μ为铁心材料磁导率（H/cm）；I1N2为一次绕组安匝数(A)。

下面对一台0.2S级、30 A/5 A、额定二次负荷15VA的10 kV电流互感器在磁化和退磁条件下进行误差测试。充磁方式为：一次侧开路，从被试电流互感器的二次绕组通入0.75A的直流电流，持续时间不少于2s，然后测量充磁后的误差；退磁方式为：将电流互感器二次侧串接一个大于150 VA的负载箱，一次侧逐渐通入36 A的电流并降为0，再测量退磁后的误差，充磁后误差与退磁后的误差比较，从测试结果可以看出，如果电流互感器的磁芯中存在剩磁，则电流互感器的电流互感器比值差将按负方向偏移，相位差按正方向上移动，并且通过其他规格的电流互感器多次重复上述实验也得到相同的结论。因此，当电流互感器存在剩磁时，测量结果变小，即电能计量结果偏小，剩磁越大，影响越大。

3　减少剩磁影响的措施

1）使用具有较小剩磁系数和高磁导率的铁芯材料，例如由非晶合金和坡莫合金制成的铁芯，因矫顽力小，磁导率增加进而截面积可减少，相应的直流阻抗就减少了，有利于准确级的提高。

2）研究新的铁芯制造工艺，比如采用叠片式铁心制作电流互感器的铁心来达到减少剩磁影响的目的。

3）对受到过负荷、短路故障、强雷电冲击等影响的电流互感器，应及时对其进行退磁处理，减少因剩磁对电能计量的影响。

4）进一步优化现行检定规程的有关条款，

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2019年第3期云南电力技术

[5] [6] [7] [8] [9] [10] [11]

第47卷

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将电流互感器剩磁影响试验列入日常检定项目之内，进一步保证电流互感器的质量。

4　结束语

目前运行中的电流互感器普遍存在剩磁，实际剩磁和剩磁系数不规则地分布在铁芯内，剩磁不会主动消失，将导致电流互感器误差偏负，造成电能少计量。因此，建议采用剩磁系数小、磁导率高的材料作为铁心材料，使用新的制造工艺，并进一步加强电流互感器的管理，运行过程中受到较大干扰的电流互感器需及时去磁，从而保障电流互感器的稳定可靠运行。

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收稿日期：2018-06-01作者简介：

李海荣（1990），男，学士，助理工程师，云南电网有限责任公司迪庆供电局，主要从事计量自动化系统研究与计量运维管理工作（E-mail）798329443@qq.com。

何東莹（19），男，学士，助理工程师，云南电网有限责任公司临沧供电局，从事计量检定工作。

马金才（1990），男，学士，助理工程师，云南电网有限责任公司寻甸供电有限公司，主要从事计量运维管理工作。

宜家研究推广太阳能　用区块链技术流转能源

来源：环球网

如果要减轻气候变化带来的灾难性影响，那么必须从根本上改变人类的能源结构，改变人类对化石燃料的依赖，太阳能是最好的替代性能源之一。

但是基础设施建设仍然是一个大的挑战，宜家的创新实验室Space 10正在设想一种新的太阳能原型机，可以在当地社区安装太阳能设施，然后在微电网上共享电能，微电网将使人们能够在区块链平台上将多余能源进行售卖给他人使用，这个想法被称为是SolarVille(太阳城镇)，之所以产生这个想法，设施因为Space 10想要探索太阳能究竟如何能在未来改变人们的生活，这个研究事实上与宜家整体的可持续发展目标是一脉相承的。例如宜家的一个叫做Ingka业务部门，在30个国家运营宜家的门店，承诺到2025年将使这些国家的所有家庭负担的起太阳能技术。宜家自2013年以来一直在英国销售太阳能电池板，并于2017年在英国推出了一套电池和太阳能电池板组件。

现在的SolarVille还只是个1：50的模型，在模型中，家家户户都安装了微型太阳能电池板，从太阳中获取能力，所有建筑都通过硬件设施相连，创造出了一个微型电网，人人都能互相分享能源，在这个概念中，一些人可以通过节约能源，或者安装更多的太阳能电池板来产生多于的能量，并通过区块链技术平台进行交易，Space 10说这个设计的目的就是为了便于安装使用，运行区块链技术的软件也都是免费的。

该项目的实施能够降低能源成本，以往集中式的能源系统往往过于臃肿，不够灵活，难以触达每一个人，Space 10的创意总监Bas Van De Poel表示，传统上要改善能源缺乏的地区，需要高成本的电力基础设施，SolarVille的出现打开了新的机遇之门，离网系统能让人们跳出传统的电网。

由丹麦建筑公司SachsNottveit设计的小木屋组成的模型中，目前摆放在Space 10的工作室中，不就将进行全球巡展，公众可以与之进行互动，为了演示能量的流转，设计师嵌入了微型LED等，当能量从一个地方转移到另一个地方时，LED等就会发光，还可以通过系统底层区块链技术查看邻居之间的能源交易是如何被记录的。

目前有一些实际应用的项目采用了与SolarVille相似的理念，例如布鲁克林微电网就是一个实验性的本地电网，收集太阳能，并使用区块链在邻居之间分配和交易，同样孟加拉国的一家初创企业也在尝试建设类似P2P系统，但是如何去广泛复制这一模式仍存在问题。

有了像一家这样大型企业的支持，太阳能能变得更加容易获得。宜家以生产廉价但是设计精良的产品而闻名，宜家的创新实验室围绕着太阳能微电网提出了一些想法，不难想象，宜家未来有可能会推出相关的产品，毕竟要想让更多人接受这项新兴技术，那么建立系统所需要的太阳能电池板的基础设施应该就像组装一个书架一样容易。

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