如何测互感

互感器作为电力系统中的关键设备，其性能的准确测量直接关系到计量、保护与监控的可靠性。本文将系统阐述互感器测量的核心原理、主要技术方法、标准操作流程以及现场实践中的关键注意事项。内容涵盖从基础概念到高级测试技术的完整知识体系，旨在为电力从业者提供一套详尽、实用且具备专业深度的操作指南。

       在电力系统的庞大网络中，互感器扮演着不可或缺的“感官”角色。它们将高电压、大电流按比例转换为可供二次设备使用的标准信号，是电能计量、继电保护、系统监控的基石。因此，确保互感器转换比例的准确性和运行的稳定性，即“测互感”，是一项至关重要且专业性极强的工作。本文将深入探讨互感器测量的方方面面，从基本原理到前沿技术，力求为您呈现一幅清晰而完整的实践图景。

       一、 理解测量对象：互感器的分类与核心参数

       在进行测量之前，必须首先明确测量对象。互感器主要分为两大类：电压互感器（Potential Transformer， 简称PT）和电流互感器（Current Transformer， 简称CT）。电压互感器用于将高电压转换为标准的低电压（如100伏或100/√3伏），而电流互感器则将大电流转换为标准的小电流（如5安培或1安培）。它们的核心性能参数主要包括：变比（即一次侧与二次侧的额定值之比）、准确度等级（如0.2级、0.5级、5P级、10P级等）、额定负荷、相位差（角差）以及复合误差等。准确理解这些参数的定义与意义，是选择正确测量方法和解读测量结果的前提。

       二、 测量工作的法规与标准基石

       互感器的测量并非随意为之，必须严格遵循国家及国际权威标准。在我国，核心标准包括国家标准化管理委员会发布的《GB/T 20840.1-2010 互感器 第1部分：通用技术要求》系列标准，以及国家能源局颁布的《JJG 1021-2007 电力互感器》检定规程等。国际电工委员会（International Electrotechnical Commission， 简称IEC）发布的IEC 61869系列标准也具有广泛的指导意义。这些标准详细规定了不同类型、不同准确度等级互感器的技术要求、试验方法和允差范围，是测量工作的根本依据，确保测量结果的合法性、可比性和权威性。

       三、 经典测量法：标准器比较法

       这是测量互感器变比和误差最传统、最经典的方法，尤其在实验室环境下应用广泛。其原理是将被检互感器与一台准确度等级更高的标准互感器进行比较。具体操作时，使相同的一次电流或电压同时通过（或施加于）标准互感器和被检互感器，然后使用专用的互感器校验仪，同时测量两者的二次输出信号。校验仪会直接显示出被检互感器相对于标准互感器的比值差（比差）和相位差（角差）。这种方法直观可靠，但对标准器的准确度（通常要求比被检互感器高两个等级）、环境稳定性以及操作人员的技能要求较高。

       四、 灵活高效的电压法测量

       对于电压互感器的变比测量，电压法是一种非常直接且常用的方法。它无需标准电压互感器，而是使用高精度的电压表或数字万用表。操作时，在一次侧施加一个已知的、稳定的工频电压（通常在额定电压的百分之十至百分之一百一十范围内多点进行），同时用高精度电压表分别测量一次侧实际电压值和二次侧输出电压值。通过计算两者的比值，即可得到在实际工作点下的变比。这种方法设备简单，便于现场实施，但主要用于变比检查，对于高精度的角差和复合误差测量则能力有限。

       五、 电流互感器测量的电流法

       与电压法相对应，电流法是测量电流互感器变比的基础方法。它需要一个大电流源（如升流器）来产生一次电流，并使用高精度的电流表（或钳形电流表配合高精度电流传感器）分别测量流过电流互感器一次侧和二次侧的电流值。同样通过计算比值获得变比。这种方法在电流互感器现场校验中经常使用，尤其适用于对变比进行初步验证或停电检查。需要注意的是，施加的一次电流应足够大，以克服电流互感器励磁电流的影响，提高测量准确性，但也不能超过其额定电流太多，以免造成设备损坏或测量失真。

       六、 基于电子技术的变频测量法

       随着电力电子技术的发展，变频测量法为解决一些特殊难题提供了新思路。传统工频测量在测量超高压、大变比电流互感器时，需要极其笨重且昂贵的大电流源。变频法则通过改变施加信号的频率（通常低于工频），利用电磁感应原理与频率相关的特性，在较小的电源容量下，间接推导出工频下的互感器误差特性。这种方法大大减轻了现场试验设备的重量和体积，提高了工作效率，尤其适用于变电站现场对大型电流互感器的测试。但其数据处理模型相对复杂，对测试仪器的算法和校准要求很高。

       七、 极性判别：确保接线正确的第一步

       互感器的极性正确与否，直接关系到后续计量和保护装置能否正常工作。极性判别是互感器安装和校验中必须进行的基础检查。常用的方法有直流法（干电池法）和交流法（电压表法）。直流法操作简便快捷：将一节干电池的正极瞬时触碰电流互感器一次绕组的正极性端，同时将一块指针式直流毫安表接在二次绕组两端，观察指针的摆动方向。若指针正向摆动，则电池正极所接一次端子与电表正极所接二次端子为同极性端。交流法则通过测量电压矢量和来判断。确保极性正确是所有精确测量的先决条件。

       八、 退磁操作：恢复测量准确性的关键步骤

       电流互感器在运行中若发生二次开路，或在试验中通以大直流电流，其铁芯容易产生剩磁。剩磁会改变铁芯的磁导率，导致互感器的误差特性发生偏移，特别是影响小电流下的准确性。因此，在进行精密测量（如误差检定）之前，通常需要对电流互感器进行退磁。常见的退磁方法有开路退磁法（在一次或二次绕组开路的情况下，通过另一绕组通入工频电流并缓慢平稳降至零）和闭路退磁法（在二次绕组接上足够大的负荷，通入工频电流并缓慢减至零）。有效的退磁能消除剩磁影响，使测量结果更真实地反映互感器的固有性能。

       九、 负荷特性测试：考察带载能力

       互感器的准确度等级是在规定的额定负荷下定义的。实际二次回路中连接的仪表、继电器导线等总阻抗，构成了互感器的实际负荷。如果实际负荷超过额定负荷，互感器的误差可能会超出允许范围。因此，测量互感器的负荷特性（即在不同负荷下的误差变化曲线）非常重要。测试时，使用可调负载箱连接在互感器二次侧，在固定的-次激励下，改变二次负载值，并记录对应的比差和角差。这项测试有助于评估互感器在实际运行工况下的性能，并验证其选型是否合理。

       十、 绝缘电阻与耐压试验：安全保障的底线

       任何电气设备的测量都必须包含绝缘性能检查，互感器也不例外。绝缘电阻测试使用兆欧表（绝缘电阻表）进行，主要测量各绕组之间以及绕组对地（外壳）的绝缘电阻值，以判断绝缘是否受潮或存在贯穿性缺陷。工频耐压试验则是更具考验性的绝缘强度测试，在绕组与地、不同绕组之间施加远高于额定电压的工频高压并持续一定时间，考核其承受过电压的能力。这两项试验是保障设备安全运行和人身安全的强制性预防性试验，必须在进行电气性能测试前合格。

       十一、 现场测量与实验室测量的差异与要点

       实验室环境可控，设备齐全，适合进行高精度、全项目的检定。而现场测量（通常在变电站运行设备上或新投运前）则面临诸多挑战：电磁干扰强、空间受限、设备往往不能完全隔离、安全要求更高等。现场测量更侧重于关键项目的验证和状态评估，例如使用便携式互感器校验仪在设备带电或停电状态下进行误差测试，使用钳形功率分析仪测量实际运行负荷等。现场工作的核心要点是制定周密的安全措施（工作票、停电、验电、挂接地线）、选择合适的抗干扰测量方法，并对测量结果进行合理的环境条件修正。

       十二、 测量误差的来源分析与控制

       了解测量误差的来源，才能有效提升测量结果的可靠性。主要误差来源包括：标准器自身引入的误差、测量仪器（如校验仪、电压表、电流表）的误差、连接导线电阻和接触电阻带来的附加误差、环境温度、湿度及外界电磁场干扰的影响、被测互感器二次负荷与标准状态不符带来的误差，以及操作人员读数、接线等人为因素。控制误差需要从设备、环境、方法、人员多方面入手：定期送检标准器和仪器，使用足够截面积的短接线并确保连接可靠，在适宜的环境下测量，严格按照规程操作，并对明显异常的结果进行复核。

       十三、 数字化与智能化测量新趋势

       随着智能电网和数字化变电站的发展，电子式互感器（采用光学原理或罗氏线圈等无铁芯技术）的应用日益增多。其测量原理与传统电磁式互感器截然不同，通常输出为数字信号或小模拟信号。对它们的测试需要使用专用的数字化校验系统，通过同步时钟信号比对标准器和被检器的输出数据包，计算比值和相位误差。同时，人工智能和物联网技术也开始渗透到互感器测量领域，例如利用历史测量数据进行状态趋势预测、实现测量设备的远程校准和自动化测试等，这代表了未来测量技术向高效、精准、智能方向演进的大趋势。

       十四、 测量数据的处理、记录与报告

       严谨的测量工作必须有完整、规范的数据记录作为支撑。测量数据应包括：环境条件（温度、湿度）、被测设备信息（型号、编号、额定参数）、标准设备信息（编号、有效期）、测量点（如百分之五、百分之二十、百分之一百、百分之一百二十额定值等）的原始读数、计算后的比差、角差或复合误差值。数据应记录在格式化的原始记录单上，必要时辅以接线示意图。最终，应根据规程要求出具检定证书或测试报告，明确给出合格与否的。妥善归档的测量数据是设备全生命周期管理的重要资产。

       十五、 测量人员的能力与资质要求

       无论设备如何先进，最终执行测量操作的依然是人。测量人员需具备扎实的电气基础知识，深刻理解互感器原理和测量标准，熟练掌握各种测试仪器的操作方法，并具备强烈的安全责任意识。从事计量检定工作的人员，通常需要取得相应的计量检定员资格证书。此外，持续的学习能力也至关重要，以适应新设备、新技术、新标准的不断涌现。一个高素质的测量团队是获得可靠数据、保障电力系统安全经济运行的根本保证。

       十六、 常见问题诊断与解决思路

       在实际测量中，常会遇到一些典型问题。例如，测量结果重复性差，可能源于接线松动、接触不良或外界干扰；变比测量值严重偏离标称值，可能是绕组匝间短路或极性接反；绝缘电阻过低，则提示绝缘受潮或老化。面对问题，应遵循系统性的诊断思路：首先复查接线和安全措施，其次检查测试设备和电源是否正常，然后分析被测设备的历史数据和运行状况，最后结合多种测试结果进行综合判断。积累丰富的故障诊断经验，能极大提升测量工作的效率和价值。

       十七、 测量在互感器全生命周期管理中的作用

       测量并非孤立事件，而是贯穿互感器全生命周期管理的关键环节。在出厂时，测量用于验证产品是否达到设计标准；在安装投运前，测量用于确保设备完好、接线正确；在定期检验中，测量用于监控其性能是否随时间劣化，预防故障发生；在发生异常或故障后，测量是分析原因、定位问题的重要手段；甚至在设备退役时，测量数据也可作为评估其剩余寿命和价值的参考。因此，建立系统、连续的测量档案，实施以数据驱动的状态检修，是现代电力设备资产管理的发展方向。

       十八、 精益求精的测量艺术

       互感器的测量，远不止是操作仪器、读取数据那么简单。它是一门融合了电磁理论、计量科学、标准法规与实践经验的综合性技术，更是一种追求精准、注重细节、保障安全的工作态度。从理解原理到选择方法，从现场操作到数据分析，每一个环节都需一丝不苟。随着电力系统向着高电压、大容量、智能化不断发展，对互感器测量技术也提出了更高、更精、更快的要求。只有持续学习、严谨实践、勇于创新，才能掌握这门精密的“测量艺术”，为构建安全、可靠、高效的现代化电网奠定坚实的基石。

       希望这篇详尽的指南，能为您在互感器测量的实践中提供有力的理论支持和清晰的操作指引。测量之路，道阻且长，行则将至。