恒定磁场对电流互感器性能影响深度分析：误差增与谐波产生

在电力系统中，电磁式电流互感器（TA）作为关键组件被广泛应用在继电保护和电能计量中，但它们对周围环境特别是外部恒定磁场的敏感性不容忽视。本文主要探讨了外部恒定磁场对TA传变特性的影响。 首先，TA的工作原理类似于变压器，初级线圈电流i1会在次级线圈产生感应电流i2，通过匝数比K来衡量。TA内部的励磁阻抗（Re和Le）、铁芯磁化曲线（Hm, Bm, Hc, Br）等参数共同决定了其输入输出关系。当外部磁场存在时，如电能表主板上可能遇到的永磁铁，会对TA的性能产生影响。 文章详细分析了永磁铁与TA的不同相对位置对磁场交链的影响。当永磁铁的轴线与TA铁芯径向平行时，若两者完全对齐，交链磁通相互抵消，几乎无影响。然而，当两者有一定角度时，尤其是永磁铁磁通最大时，如图4(b)所示，外部磁场会导致TA的传变特性发生变化，表现为传变误差增大，这在直流偏磁效应中尤为类似。 更为重要的是，外部磁场的增强会直接影响到TA的测量精度，可能导致电能计量结果的严重偏差，高达20%。这不仅影响了电力系统的精确度，也对电能表的准确性和可靠性构成了挑战。因此，深入理解并量化外部恒定磁场对TA性能的影响，对于电能计量的精确控制以及制定相应的电磁环境防护措施具有实际意义。 研究还指出，这些发现对于电能表的设计、安装和维护提供了重要的指导，有助于确保电力系统在复杂电磁环境下仍能保持高效、准确的运行。在实际应用中，必须采取有效的策略来抑制外部磁场干扰，例如使用屏蔽材料、合理布局磁性元件以及定期校准，以减小其对TA性能的负面影响。 总结来说，本文的核心成果是通过理论分析和实证研究，揭示了外部恒定磁场如何通过改变TA的磁链和磁化特性，进而影响其电流转换能力，这对于电力系统的稳定运行和电能计量的准确性至关重要。