前言 電力系統(tǒng)中的互感器，大多數(shù)安裝在戶外，環(huán)境溫度、濕度、日照等氣候條件都相當(dāng) 嚴(yán)酷。參照 GB 1207 《電磁式電壓互感器》、GB 1208 《電流互感器》、GB/T 4703 《電容式 電壓互感器》，可列出電力互感器使用的環(huán)境條件如下： ——環(huán)境溫度 按使用環(huán)境溫度分為三類，不同類型的使用應(yīng)符合相應(yīng)環(huán)境溫度和濕度的規(guī)定： 

Ⅰ類：－5℃～55℃； Ⅱ類：－25 ℃～40 ℃； Ⅲ類：－40 ℃～40 ℃。 ——相對濕度 戶外型互感器在淋雨條件下運(yùn)行不受影響； 戶內(nèi)型互感器 24h 內(nèi)測得的相對濕度平均值不超過95%，水蒸汽壓力平均值不超過 2.2kPa ；1 個(gè)月內(nèi)測得的平均相對濕度不大于 90% 。水蒸汽壓力平均值不超過 1.8kPa。 ——海拔高度 按海拔高度分為兩類： 普通型：不超過 1000m； 高原型：不超過 4000m 。 ——污穢等級 按污穢等級分為四級： I 級：輕； II 級：中； III 級：重； IV 級：嚴(yán)重。 —— 日照幅射 按耐受日照輻射程度分為兩類： 戶內(nèi)型：無要求； 

戶外型：日照幅射達(dá)到 1000W/m2 （晴天中午）時(shí)應(yīng)予考慮。 ——風(fēng)力 按耐受風(fēng)力級別分為兩類： 普通型：1min 平均風(fēng)壓不超過 700Pa （相當(dāng)于風(fēng)速不超過34m/s ）； 增強(qiáng)型：1min 平均風(fēng)壓超過 700Pa 。 ——地震 按耐受地震水平分為兩類： 普通型：地震烈度六級； 增強(qiáng)型：地震烈度八級。 ——系統(tǒng)接地方式 按系統(tǒng)接地方式分為兩類： 中性點(diǎn)有效接地系統(tǒng)。 中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)。 1 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院 編寫：王樂仁 電話：1座機(jī)電話號碼32 電子郵箱：Lehren@163.com 電力互感器的運(yùn)行變差 第 2 頁 共 28 頁 電力互感器電氣運(yùn)行條件也很復(fù)雜，參照GB 1207 《電磁式電壓互感器》、GB 1208 《電 流互感器》、GB/T 4703 《電容式電壓互感器》，可列出電力互感器使用的環(huán)境條件如下：

 ——連續(xù)熱電流 額定連續(xù)熱電流為額定電流的 120%、150%或 200% 。引起互感器繞組及鐵心溫度 升高。 ——短時(shí)熱電流 額定短時(shí)熱電流是電網(wǎng)短路時(shí)可能產(chǎn)生的短路電流，可達(dá)到額定電流的 10～150 倍。 引起互感器繞組及絕緣過熱。 ——?jiǎng)臃€(wěn)定電流 電網(wǎng)短路時(shí)可能產(chǎn)生非周期電流、疊加到周期電流后，偏移值達(dá)到對稱短路電 流峰值的 2.5 倍。產(chǎn)生的電動(dòng)力對互感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)起到破環(huán)作用。 ——偏心電流 母線型電流互感器安裝偏心時(shí)，不對稱的勵(lì)磁使鐵心局部磁化，互感器誤差增加。 ——返回導(dǎo)體 一次回路的返回導(dǎo)體或三相匯流排產(chǎn)生的磁場會使鐵心磁化，互感器誤差增加，嚴(yán) 重時(shí)互感器的二次平衡繞組會因?yàn)檫^電流而燒毀。 ——頻率 電網(wǎng)的頻率一般變化0.5Hz，相當(dāng)于 1%的變化量。 ——空間電場 變電站內(nèi)離地面高度 2m 以上的區(qū)域，電場強(qiáng)度可以達(dá)到50kV/m。 ——環(huán)境電磁場 組合互感器內(nèi)，一次導(dǎo)體與二次繞組之間的電場可以達(dá)到 100kV/cm，電流導(dǎo)體對電 壓鐵心產(chǎn)生的磁場可以達(dá)到 4kA/m 。 在電網(wǎng)的運(yùn)行過程中，會發(fā)生影響互感器準(zhǔn)確度的事件。例如當(dāng)斷路器開斷短路電流 時(shí)，電流互感器鐵心將出現(xiàn)剩磁，剩磁在正常運(yùn)行電流下能長時(shí)間保持。互感器周邊的電 氣設(shè)備和構(gòu)架產(chǎn)生鄰近效應(yīng)影響互感器的誤差。有的誤差是可以控制的，如溫度、濕度引 起的誤差。但有的是難以控制的，如電網(wǎng)頻率的變化、開關(guān)的操作，安裝在互感器附近的 大電流母線等。電力互感器在運(yùn)行工況下產(chǎn)生的附加誤差稱為運(yùn)行變差。運(yùn)行變差是不可 避免的，但也需要控制在允許范圍內(nèi)。因此研究互感器運(yùn)行條件下誤差產(chǎn)生的原因和誤差 的大小對于互感器的制造、使用與檢定都有重要的意義 二、電流導(dǎo)體對電流互感器誤差的影響 電流導(dǎo)體可以在鄰近的電流互感器和電壓互感器鐵心上產(chǎn)生磁場。電力互感器準(zhǔn)確度 等級只有 0.1 級，大多數(shù)鐵磁材料在運(yùn)行磁密下（0.01T～1.5T）的磁導(dǎo)率變化陡度并 不是很大，磁密略有變化對誤差不會產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。因此只要外磁場對鐵心內(nèi)磁場的擾 動(dòng)不明顯，例如使鐵心磁路兩側(cè)磁通的變化只有 10%，互感器的誤差可認(rèn)為基本不變。但 是如果外磁場使鐵心磁路兩側(cè)磁通差別超過 30%，則誤差的變化就會明顯。

特別是如果一 側(cè)磁通增加到接近飽和磁密狀態(tài)，誤差就會失去控制，甚至使互感器繞組過熱損壞。電流 導(dǎo)體的影響有兩種情況，一種是穿心母線偏離鐵心軸線，一種是返回導(dǎo)體與互感器鐵心過 于靠近。電流導(dǎo)體的影響可以用物理數(shù)學(xué)方法進(jìn)行理論計(jì)算。 1 平面媒質(zhì)的鏡象電流法 空氣中的電流導(dǎo)體在鐵磁媒質(zhì)表面產(chǎn)生磁化面電流的作用效果可以用鏡象電流模擬。 圖1a 表示在磁導(dǎo)率為 μ 和 μ 的媒質(zhì)中，距分界面垂直距離等于h 處，有電流為I 的導(dǎo)體穿 1 2 2 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院 編寫：王樂仁 電話：1座機(jī)電話號碼32 電子郵箱：Lehren@163.com 電力互感器的運(yùn)行變差 第 3 頁 共 28 頁 過的情況。根據(jù)連續(xù)性定理，分界面兩側(cè)的 H 和 B 應(yīng)滿足以下的邊界條件：H 1t H 2t ， B B 。計(jì)算媒質(zhì) μ 中的磁場時(shí)，在原來 μ 媒質(zhì)處改用 μ 充填，并以原界面為對稱平面 1n 2n 1 2 1 設(shè)置I 的鏡象電流I ′。 計(jì)算媒質(zhì) μ 中的磁場時(shí)，在原來 μ 媒質(zhì)處改用 μ 充填，并在原電 2 1 2 流處設(shè)置電流I ′′ 。由于電流導(dǎo)體和鏡象電流產(chǎn)生的磁場分別滿足邊界處的連續(xù)性，它們疊 加后也同樣滿足邊界處的連續(xù)性，根據(jù)性定理，這樣求得的磁場就是需要求解的磁場。 

a ） b ） c ） 圖1 用平面鏡象電流法求解線電流在兩種媒質(zhì)內(nèi)的磁場 圖1b 中，媒質(zhì) μ 的A 點(diǎn)的磁場分量為： 1 I I ＇ H sinα? sin α 1t 2πr 2πr I I μ μ ＇ B 1 cosα+ 1 cosα 1n 2πr 2πr 圖1c 中，媒質(zhì) μ 的A 點(diǎn)的磁場分量為： 2 I＇ ＇ H sinα 2t 2πr I＇ ＇ B cosα 2n 2πr 根據(jù)邊界條件 H H B ，B 可解得： 1t 2t 1n 2n μ μ ? 2 1 I ＇ I ： μ μ + 2 1 2μ1 I＇＇ I μ μ + 2 1 如果鐵板厚度有限，則在鐵板的另一側(cè)也要滿足磁場在分界面處的連續(xù)性，為此需要 設(shè)置鐵板分界面的鏡象電流I ′′對于第二分界面的鏡象電流，但新增加的鏡象電流對于 分界面又需要設(shè)置鏡象電流滿足磁場的連續(xù)性，…，以此類推，為了計(jì)算鐵板內(nèi)部的 磁場，需要設(shè)置無數(shù)個(gè)鏡象電流，鐵板內(nèi)的磁場通過這些電流分別作用后疊加求出。