电流互感器如何校验

电流互感器作为电力系统中不可或缺的测量与保护元件，其计量准确性直接关系到电网的安全稳定运行与经济结算的公平性。本文将系统性地阐述电流互感器校验的核心目的、主要技术指标、遵循的国家标准规范以及两种主流校验方法——实验室标准器比较法与现场在线校验法的详细操作流程、关键设备配置与数据处理要点。文章旨在为电力从业者提供一套完整、规范且具备高度可操作性的校验技术指南，确保校验工作的科学性与结果的可靠性。

       电流互感器校验的重要性与基本概念

       电流互感器（Current Transformer，简称CT）是电力系统中用于将一次侧大电流按比例变换为标准二次侧小电流的关键设备，广泛应用于电能计量、继电保护、系统监测等领域。其性能的优劣直接决定了测量数据的准确性和保护动作的可靠性。校验，即为通过一系列标准化的试验与方法，将电流互感器的实际变换特性与既定标准或规范要求进行比较，以确定其误差是否在允许范围内，并评估其整体性能状态的过程。这项工作不仅是电力计量传递的基础，更是保障电力系统安全、经济运行的重要技术手段。根据国家计量检定规程JJG 1021-2007《电力互感器》以及国家标准GB 1208-2006《电流互感器》的规定，定期对电流互感器进行校验是强制性要求。

       校验工作的核心目标与法律依据

       校验工作首要目标是确保量值传递的准确与统一。在贸易结算关口，电流互感器的误差直接关系到巨大的经济利益；在继电保护回路中，其特性异常可能导致保护误动或拒动，引发严重事故。因此，校验工作必须严格遵循国家及行业标准。其主要法律与技术依据包括前述的JJG 1021和GB 1208，这些标准详细规定了电流互感器的准确度等级、误差限值、试验条件、校验周期等内容，是校验工作不可逾越的准绳。

       主要校验项目与技术指标解析

       电流互感器的校验主要围绕以下几个核心项目展开：比值差（简称比差）、相位差（简称角差）、励磁特性（伏安特性）、退磁效果检查、绝缘电阻测量以及极性判断。比值差是指实际二次电流按额定变比折算至一次侧后，与一次电流实际值之差占一次电流实际值的百分比，它直接反映了电流幅值的测量精度。相位差则是指二次电流相量与一次电流相量之间的相位夹角，通常以分（′）或厘弧度（crad）表示，它对电能计量和有功无功功率测量的准确性至关重要。

       校验前的准备工作

       充分的准备工作是校验成功的前提。首先，需对待测电流互感器的铭牌参数进行详细记录，包括型号、额定一次电流、额定二次电流、准确度等级、额定负荷、额定频率等。其次，应根据校验环境（实验室或现场）和校验方法准备相应的设备，如标准电流互感器、电流负荷箱、校验仪（或互感器综合测试仪）、升流器、调压器、绝缘电阻表等。最后，必须确保校验环境符合要求，实验室应无强电磁干扰，现场工作需办理相应工作票并落实安全措施。

       实验室标准器比较法详解

       实验室校验通常采用标准器比较法，这是精度最高的校验方式。其基本原理是将被检电流互感器与一个准确度等级高出至少两级的标准电流互感器在相同的一次电流下进行对比。具体接线为：升流器产生所需的一次电流，同时穿过标准和被检互感器的一次绕组；标准互感器的二次绕组接互感器校验仪的标准输入端，被检互感器的二次绕组接校验仪的被试输入端，并在其二次回路中接入规定的额定负荷。通过校验仪直接读取被检互感器相对于标准互感器的比值差和相位差。

       校验点的选择与误差测量

       误差测量并非在单一电流下进行，而是需要在规定的多个校验点完成。根据规程要求，通常需在额定一次电流的1%（仅对S级互感器）、5%、20%、100%和120%等多个点进行测量。对于测量用互感器，重点考察在正常负荷电流范围（5%至120%额定电流）内的误差；对于保护用互感器，除额定电流下的误差外，还需考察准确限值系数下的复合误差。每个校验点的测量需待电流稳定后进行，并记录多组数据取平均值以提高准确性。

       现场在线校验方法与应用

       对于已投运且不宜拆回的电流互感器，需采用现场在线校验方法。该方法的核心是使用高精度的便携式互感器综合测试仪，通过钳形标准电流互感器或罗氏线圈从被测互感器的二次引线上获取标准信号，与被测互感器的二次输出进行实时比对。在线校验的优势在于不影响设备正常运行，但易受现场电磁干扰、一次负荷电流波动等因素影响，对测试设备和人员操作要求更高。校验时需特别注意安全距离，并确保二次回路不能开路。

       励磁特性（伏安特性）试验

       励磁特性试验是评估电流互感器核心性能和质量的重要项目，尤其在判断其是否适用于暂态保护或是否存在匝间短路方面至关重要。该试验是在电流互感器二次绕组开路的情况下，对二次绕组施加逐渐升高的工频电压，同时测量相应的励磁电流，从而绘制出伏安特性曲线。通过分析曲线的饱和点、拐点以及与出厂或历史数据的对比，可以判断铁芯的磁化特性是否正常，为互感器的状态评估提供依据。

       退磁操作的必要性与方法

       电流互感器在经历大电流冲击（如短路故障）或进行励磁特性试验后，铁芯容易产生剩磁，导致磁导率下降，进而增大测量误差。因此，在校验前或发现误差异常时，必须进行退磁处理。常用的退磁方法有交流退磁法和直流退磁法。交流退磁法较为温和安全，通常是在二次绕组上通过一个超过额定负荷电阻值的可变电阻，施加一个工频电流，使电流从某一值平稳降至零，反复数次。直流退磁法则通过缓慢改变通过绕组的直流电流大小和方向来实现退磁，操作需更谨慎。

       极性检查与绝缘电阻测试

       极性正确是电流互感器正常工作的基础，错误的极性会导致计量反向或保护逻辑混乱。极性检查通常采用直流法或专用的互感器校验仪功能。绝缘电阻测试则是检验电流互感器一次绕组对二次绕组及地、二次绕组之间及对地的绝缘状况，是保证设备及人身安全的基本试验。测试应使用合适电压等级的绝缘电阻表（如500伏或2500伏），读取60秒时的绝缘电阻值，其值应符合规程要求（通常不低于每千伏1兆欧）。

       校验结果的数据处理与判定

       所有校验项目完成后，需对测量数据进行系统整理和分析。首先，将各校验点测得的比值差和相位差与规程中对应准确度等级的误差限值表进行比对。例如，0.2级测量用电流互感器，在额定电流的100%点，其比值差限值为±0.2%，相位差限值为±10分。若所有点的误差均在限值内，且绝缘良好、极性正确，则判定该电流互感器校验合格。否则，为不合格，需分析原因并进行处理或更换。

       校验周期与状态评估

       电流互感器的校验周期并非一成不变。对于贸易结算用的计量互感器，周期通常较短，例如新投运后一年内进行首次校验，后续根据运行稳定性每四到六年进行一次周期校验。对于保护用或其他用途的互感器，周期可适当延长，或结合设备状态检修策略，利用在线监测、带电检测等手段进行状态评估，实现“应修必修，状态预判”。当互感器经历拆装、更换、近区短路故障后，应及时进行补充校验。

       常见故障分析与处理对策

       校验过程中常发现的故障包括误差超差、绝缘电阻下降、励磁特性异常等。误差超差可能源于二次负荷过重、铁芯剩磁、绕组匝间短路或铁芯材质老化。绝缘下降多因受潮、绝缘老化或污秽引起。针对不同故障，处理对策包括调整二次实际负荷至额定值附近、进行彻底退磁、对受潮设备进行干燥处理，对于内部故障严重的互感器则予以更换。准确的分析是有效处理的前提。

       校验工作中的安全注意事项

       安全是校验工作的生命线。在实验室，需防止升流器过载和接线端子过热。在现场，必须严格执行“两票三制”，使用绝缘工具，保持与带电设备的安全距离，并设专人监护。最关键的一点是，电流互感器二次回路在任何情况下都严禁开路，因为开路会产生危及设备和人身安全的高电压。试验前应检查二次回路连接牢固，试验中若需更改接线，必须先断开一次电流或可靠短接二次绕组。

       校验报告的正确编写与归档

       一份规范、完整的校验报告是校验工作的最终成果。报告应清晰记录被检互感器信息、校验依据的标准、使用的标准器型号及有效期、环境条件（温度、湿度）、校验日期、各项目实测数据、误差曲线图（如有）、以及校验员、审核员签名。所有原始记录和报告应按规定期限妥善保存，实现数据的可追溯性，为设备全寿命周期管理提供支持。

       新技术在电流互感器校验中的应用展望

       随着技术进步，电流互感器校验技术也在不断发展。电子式电流互感器（光学互感器、罗哥夫斯基线圈互感器）的普及对传统校验方法提出了新挑战，推动了宽频带、数字输出校验技术的发展。同时，基于云计算和物联网的智能校验管理系统开始出现，可实现校验计划的自动下达、数据的远程传输、报告的自动生成与智能分析，大大提升了校验工作的效率和管理水平，代表了未来的发展方向。