前言 電力系統中的互感器，大多數安裝在戶外，環境溫度、濕度、日照等氣候條件都相當 嚴酷。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境條件如下： ——環境溫度 按使用環境溫度分為三類，不同類型的使用應符合相應環境溫度和濕度的規定： 

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行不受影響； 戶內型互感器 24h 內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 個月內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：嚴重。 —— 日照幅射 按耐受日照輻射程度分為兩類： 戶內型：無要求； 

戶外型：日照幅射達到 1000W/m2 （晴天中午）時應予考慮。 ——風力 按耐受風力級別分為兩類： 普通型：1min 平均風壓不超過 700Pa （相當于風速不超過34m/s ）； 增強型：1min 平均風壓超過 700Pa 。 ——地震 按耐受地震水平分為兩類： 普通型：地震烈度六級； 增強型：地震烈度八級。 ——系統接地方式 按系統接地方式分為兩類： 中性點有效接地系統。 中性點非有效接地系統。 1 國網電力科學研究院 編寫：王樂仁 電話：1座機電話號碼32 電子郵箱：Lehren@163.com 電力互感器的運行變差 第 2 頁 共 28 頁 電力互感器電氣運行條件也很復雜，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境條件如下：

 ——連續熱電流 額定連續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。 ——短時熱電流 額定短時熱電流是電網短路時可能產生的短路電流，可達到額定電流的 10～150 倍。 引起互感器繞組及絕緣過熱。 ——動穩定電流 電網短路時可能產生非周期電流、疊加到周期電流后，偏移值達到對稱短路電 流峰值的 2.5 倍。產生的電動力對互感器的機械結構起到破環作用。 ——偏心電流 母線型電流互感器安裝偏心時，不對稱的勵磁使鐵心局部磁化，互感器誤差增加。 ——返回導體 一次回路的返回導體或三相匯流排產生的磁場會使鐵心磁化，互感器誤差增加，嚴 重時互感器的二次平衡繞組會因為過電流而燒毀。 ——頻率 電網的頻率一般變化0.5Hz，相當于 1%的變化量。 ——空間電場 變電站內離地面高度 2m 以上的區域，電場強度可以達到50kV/m。 ——環境電磁場 組合互感器內，一次導體與二次繞組之間的電場可以達到 100kV/cm，電流導體對電 壓鐵心產生的磁場可以達到 4kA/m 。 在電網的運行過程中，會發生影響互感器準確度的事件。例如當斷路器開斷短路電流 時，電流互感器鐵心將出現剩磁，剩磁在正常運行電流下能長時間保持。互感器周邊的電 氣設備和構架產生鄰近效應影響互感器的誤差。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，如電網頻率的變化、開關的操作，安裝在互感器附近的 大電流母線等。電力互感器在運行工況下產生的附加誤差稱為運行變差。運行變差是不可 避免的，但也需要控制在允許范圍內。因此研究互感器運行條件下誤差產生的原因和誤差 的大小對于互感器的制造、使用與檢定都有重要的意義 二、電流導體對電流互感器誤差的影響 電流導體可以在鄰近的電流互感器和電壓互感器鐵心上產生磁場。電力互感器準確度 等級只有 0.1 級，大多數鐵磁材料在運行磁密下（0.01T～1.5T）的磁導率變化陡度并 不是很大，磁密略有變化對誤差不會產生實質性影響。因此只要外磁場對鐵心內磁場的擾 動不明顯，例如使鐵心磁路兩側磁通的變化只有 10%，互感器的誤差可認為基本不變。但 是如果外磁場使鐵心磁路兩側磁通差別超過 30%，則誤差的變化就會明顯。

特別是如果一 側磁通增加到接近飽和磁密狀態，誤差就會失去控制，甚至使互感器繞組過熱損壞。電流 導體的影響有兩種情況，一種是穿心母線偏離鐵心軸線，一種是返回導體與互感器鐵心過 于靠近。電流導體的影響可以用物理數學方法進行理論計算。 1 平面媒質的鏡象電流法 空氣中的電流導體在鐵磁媒質表面產生磁化面電流的作用效果可以用鏡象電流模擬。 圖1a 表示在磁導率為 μ 和 μ 的媒質中，距分界面垂直距離等于h 處，有電流為I 的導體穿 1 2 2 國網電力科學研究院 編寫：王樂仁 電話：1座機電話號碼32 電子郵箱：Lehren@163.com 電力互感器的運行變差 第 3 頁 共 28 頁 過的情況。根據連續性定理，分界面兩側的 H 和 B 應滿足以下的邊界條件：H 1t H 2t ， B B 。計算媒質 μ 中的磁場時，在原來 μ 媒質處改用 μ 充填，并以原界面為對稱平面 1n 2n 1 2 1 設置I 的鏡象電流I ′。 計算媒質 μ 中的磁場時，在原來 μ 媒質處改用 μ 充填，并在原電 2 1 2 流處設置電流I ′′ 。由于電流導體和鏡象電流產生的磁場分別滿足邊界處的連續性，它們疊 加后也同樣滿足邊界處的連續性，根據性定理，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內的磁場 圖1b 中，媒質 μ 的A 點的磁場分量為： 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 μ 的A 點的磁場分量為： 2 I＇ ＇ H sinα 2t 2πr I＇ ＇ B cosα 2n 2πr 根據邊界條件 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，則在鐵板的另一側也要滿足磁場在分界面處的連續性，為此需要 設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 分界面又需要設置鏡象電流滿足磁場的連續性，…，以此類推，為了計算鐵板內部的 磁場，需要設置無數個鏡象電流，鐵板內的磁場通過這些電流分別作用后疊加求出。