前言 电力系统中的互感器，大多数安装在户外，环境温度、湿度、日照等气候条件都相当 严酷。参照 GB 1207 《电磁式电压互感器》、GB 1208 《电流互感器》、GB/T 4703 《电容式 电压互感器》，可列出电力互感器使用的环境条件如下： ——环境温度 按使用环境温度分为三类，不同类型的使用应符合相应环境温度和湿度的规定：
Ⅰ类：－5℃～55℃； Ⅱ类：－25 ℃～40 ℃； Ⅲ类：－40 ℃～40 ℃。 ——相对湿度 户外型互感器在淋雨条件下运行不受影响； 户内型互感器 24h 内测得的相对湿度平均值不超过95%，水蒸汽压力平均值不超过 2.2kPa ；1 个月内测得的平均相对湿度不大于 90% 。水蒸汽压力平均值不超过 1.8kPa。 ——海拔高度 按海拔高度分为两类： 普通型：不超过 1000m； 高原型：不超过 4000m 。 ——污秽等级 按污秽等级分为四级： I 级：轻； II 级：中； III 级：重； IV 级：严重。 —— 日照幅射 按耐受日照辐射程度分为两类： 户内型：无要求；
户外型：日照幅射达到 1000W/m2 （晴天中午）时应予考虑。 ——风力 按耐受风力级别分为两类： 普通型：1min 平均风压不超过 700Pa （相当于风速不超过34m/s ）； 增强型：1min 平均风压超过 700Pa 。 ——地震 按耐受地震水平分为两类： 普通型：地震烈度六级； 增强型：地震烈度八级。 ——系统接地方式 按系统接地方式分为两类： 中性点有效接地系统。 中性点非有效接地系统。 1 国网电力科学研究院 编写：王乐仁 电话：1座机电话号码32 电子邮箱：Lehren@163.com 电力互感器的运行变差 第 2 页 共 28 页 电力互感器电气运行条件也很复杂，参照GB 1207 《电磁式电压互感器》、GB 1208 《电 流互感器》、GB/T 4703 《电容式电压互感器》，可列出电力互感器使用的环境条件如下：
——连续热电流 额定连续热电流为额定电流的 120%、150%或 200% 。引起互感器绕组及铁心温度 升高。 ——短时热电流 额定短时热电流是电网短路时可能产生的短路电流，可达到额定电流的 10～150 倍。 引起互感器绕组及绝缘过热。 ——动稳定电流 电网短路时可能产生非周期电流、叠加到周期电流后，偏移值达到对称短路电 流峰值的 2.5 倍。产生的电动力对互感器的机械结构起到破环作用。 ——偏心电流 母线型电流互感器安装偏心时，不对称的励磁使铁心局部磁化，互感器误差增加。 ——返回导体 一次回路的返回导体或三相汇流排产生的磁场会使铁心磁化，互感器误差增加，严 重时互感器的二次平衡绕组会因为过电流而烧毁。 ——频率 电网的频率一般变化0.5Hz，相当于 1%的变化量。 ——空间电场 变电站内离地面高度 2m 以上的区域，电场强度可以达到50kV/m。 ——环境电磁场 组合互感器内，一次导体与二次绕组之间的电场可以达到 100kV/cm，电流导体对电 压铁心产生的磁场可以达到 4kA/m 。 在电网的运行过程中，会发生影响互感器准确度的事件。例如当断路器开断短路电流 时，电流互感器铁心将出现剩磁，剩磁在正常运行电流下能长时间保持。互感器周边的电 气设备和构架产生邻近效应影响互感器的误差。有的误差是可以控制的，如温度、湿度引 起的误差。但有的是难以控制的，如电网频率的变化、开关的操作，安装在互感器附近的 大电流母线等。电力互感器在运行工况下产生的附加误差称为运行变差。运行变差是不可 避免的，但也需要控制在允许范围内。因此研究互感器运行条件下误差产生的原因和误差 的大小对于互感器的制造、使用与检定都有重要的意义 二、电流导体对电流互感器误差的影响 电流导体可以在邻近的电流互感器和电压互感器铁心上产生磁场。电力互感器准确度 等级只有 0.1 级，大多数铁磁材料在运行磁密下（0.01T～1.5T）的磁导率变化陡度并 不是很大，磁密略有变化对误差不会产生实质性影响。因此只要外磁场对铁心内磁场的扰 动不明显，例如使铁心磁路两侧磁通的变化只有 10%，互感器的误差可认为基本不变。但 是如果外磁场使铁心磁路两侧磁通差别超过 30%，则误差的变化就会明显。
特别是如果一 侧磁通增加到接近饱和磁密状态，误差就会失去控制，甚至使互感器绕组过热损坏。电流 导体的影响有两种情况，一种是穿心母线偏离铁心轴线，一种是返回导体与互感器铁心过 于靠近。电流导体的影响可以用物理数学方法进行理论计算。 1 平面媒质的镜象电流法 空气中的电流导体在铁磁媒质表面产生磁化面电流的作用效果可以用镜象电流模拟。 图1a 表示在磁导率为 μ 和 μ 的媒质中，距分界面垂直距离等于h 处，有电流为I 的导体穿 1 2 2 国网电力科学研究院 编写：王乐仁 电话：1座机电话号码32 电子邮箱：Lehren@163.com 电力互感器的运行变差 第 3 页 共 28 页 过的情况。根据连续性定理，分界面两侧的 H 和 B 应满足以下的边界条件：H 1t H 2t ， B B 。计算媒质 μ 中的磁场时，在原来 μ 媒质处改用 μ 充填，并以原界面为对称平面 1n 2n 1 2 1 设置I 的镜象电流I ′。 计算媒质 μ 中的磁场时，在原来 μ 媒质处改用 μ 充填，并在原电 2 1 2 流处设置电流I ′′ 。由于电流导体和镜象电流产生的磁场分别满足边界处的连续性，它们叠 加后也同样满足边界处的连续性，根据性定理，这样求得的磁场就是需要求解的磁场。
a ） b ） c ） 图1 用平面镜象电流法求解线电流在两种媒质内的磁场 图1b 中，媒质 μ 的A 点的磁场分量为： 1 I I ＇ H sinα? sin α 1t 2πr 2πr I I μ μ ＇ B 1 cosα+ 1 cosα 1n 2πr 2πr 图1c 中，媒质 μ 的A 点的磁场分量为： 2 I＇ ＇ H sinα 2t 2πr I＇ ＇ B cosα 2n 2πr 根据边界条件 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 如果铁板厚度有限，则在铁板的另一侧也要满足磁场在分界面处的连续性，为此需要 设置铁板分界面的镜象电流I ′′对于第二分界面的镜象电流，但新增加的镜象电流对于 分界面又需要设置镜象电流满足磁场的连续性，…，以此类推，为了计算铁板内部的 磁场，需要设置无数个镜象电流，铁板内的磁场通过这些电流分别作用后叠加求出。
