电机操作柱电流表负误差分析及解决办法

电机操作柱电流表负误差分析及解决办法

王亮陈黔宁

（南京科技职业学院江苏南京210048）

摘要：电机操作柱电流表指示是工艺操作的一个重要参考，如果在设计选型过程中，电流互感器容量与其二次负载阻抗不匹配，将会导致电动机现场电流表指示偏小，存在安全隐患。本文分别对现场高低压电机操作柱电流表指示负误差问题，从实测和理论计算两方面进行原因分析，并介绍了在实践中简单经济的改进办法。

关键词：电流表；互感器；二次阻抗；分析；办法

某精细化工装置供电系统为6KV/0.4KV，装置区除四台6KV高压电机，其余为380V低压电动机。MCC馈出电缆距装置区电机长度都在200米-350米之间。装置投运后，电气人员发现现场电机操作柱电流表指示与MCC配电柜盘面电流表指示相差较大，均指示偏小，现场电流表指示是工艺人员进行操作时的一个参考依据，有几台机泵因为工艺高负荷调整时参考现场电流表的“错误”指示操作还引起了电机过载跳闸，影响了正常的工艺生产，电气人员对该问题进行了分析和处理。

1.380V电机现场电流表指示偏小原因分析及解决办法

低压电机设电流表是按照一定容量以上或重要电机设两块电流表，其余电动机（现场操作柱）设一块电流表，正是由于通过设有两块电流表的指示对比并用数字式钳形表确认，发现了现场电机操作柱电流表的偏差。

1.1原因分析

以其中一台30KW电动机为例分析，两个互感器和电流表都是相同产品，差别仅在至现场电流表的互感器的接线距离约300米（线缆长度约600米）。检查低压柜内的两只穿芯式电流互感器，型号：BH-0.66CT、规格：30I、变比100/1、准确等级：0.5、额定容量：0.2Ω。接现场电流表的二次导线是两根2.5mm²单芯铜线并联使用，万用表测量该二次回路阻值约为2.4Ω，通过计算，导线电阻：Z1=ρL/S=0.0175×600/5=2.1Ω，接触电阻Z2一般在0.05-0.1Ω，电流表功率损耗<0.1VA，则Z3=S/I²=0.1/1²=0.1Ω，那么Z总=Z1++Z2++Z3=2.3Ω。很明显，通过实测和计算，该二次回路实际负载阻抗远超过其铭牌标定的额定容量是导致现场电流表读数偏小的原因。而配电柜盘面电流表的二次回路由于连接导线很短（<2米），导线电阻几乎可以忽略，其二次实际阻抗（包括接触电阻和表计阻值也不超过0.2Ω）在额定容量对应的阻抗值以内，该电流表的读数应是准确的。

1.2解决办法

解决这一问题的办法有两种，一是换用满足实际条件的大容量电流互感器，二是增加T至现场二次回路导线截面积，由于已使用两芯并联的连接方式，从实际情况来看，再想通过增大导线截面积的办法已无法实现。联系互感器厂家，得到的答复是可以换用大容量的接线式电流互感器（BH-30ⅢG型），该互感器最大可选额定容量为10VA，对应的二次负载阻值是10Ω（准确度0.5级），接线式互感器是通过厂家制造时增加一次绕匝数并固化来提高电流互感器容量，但体积稍大些。经过确认，最小的低压柜抽屉也有放置空间，后利用工艺停车检修期间，将低压抽屉内所有至现场电流表的互感器进行了更换，投用后现场电流表全部指示准确，与配电柜盘面指示一致。

26KV电机现场电流表指示偏小原因分析及解决办法

低压电动机现场电流表不准的问题也引起了电气人员对四台6KV电动机电流表指示准确性的怀疑。6KV电动机二次测量及保护回路是采用电流互感器两相不完全星形联结，设现场操作柱电流表和高压开关柜面板电流表，分别接两个电流互感器二次测量绕组；综合保护继电器接电流互感器的二次保护绕组。

该电流互感器型号为：LZZBJ9-10C1，电流比：50/5A、级次组合：1.0/10P10、额定电压：10KV、容量：15VA1.0级/15VA10P10级。电机运行时，两块电流表指示相同，但在查看综合保护继电器IQ显示的运行数据时发现电流指示与电流表指示相差较大，如IQ显示运行电流为28A时，电流表指示仅为21A，四台电动机均出现同样的问题。

2.1原因分析

尽管电流互感器的两个二次绕组功能不同，精确度也有所差别，但电流指示相差太大明显存在问题。在排除了人为接线等原因后，我们又检查确认了电流互感器的容量和二次负载阻抗的关系。从互感器的参数可知，保护绕组和测量绕组的二次额定阻抗值均为Z=S/I²=15/5²=0.6Ω，即二次连接及仪表电流线圈总的阻抗不应超过其铭牌上规定的额定容量时，才能保证其准确性。对于保护回路来说，由于只接一个综合保护继电器，回路连接导线不超过10米，加上接触电阻和微机型“综保”内部功耗，其二次回路总阻抗不超过0.3Ω（低于0.6Ω）。而对于测量回路来说，除接有电流表（50/5）、电度表外，还有一段直线距离约250米（回路长度500米）的并联2.5mm²单芯控制电缆，导线电阻为：Z=ρL/S=0.0175×500/5=1.75Ω，表计内阻约为0.35Ω，接触电阻取0.1Ω，Z总=1.75Ω+0.35Ω+0.1Ω=2.2Ω。我们从高压柜端子排上断开接电流表的电缆并测量，二次回路电阻值约为2.3Ω，与计算值相差不大。

2.2解决办法

对于高压设备来说，重新更换满足实际二次回路阻抗要求的电流互感器不是一件容易的事，我们从低压抽屉更换接线式电流互感器中得到启发，增加使用一个5/1的30ⅢG型接线式电流互感器（选额定二次负载阻抗5Ω，准确级0.2级）串接在6KV电流互感器二次测量回路中，将现场操作柱原50/5电流表更换为5/1电流表（将新表刻度指示纸面换用50/5刻度面或用黑笔直接将5/1电流表刻度指示数值后加个0）。这样，原6KV电流互感器二次测量回路电阻值变为：测量表计串联线圈电阻值+新增电流互感器一次线圈电阻值+约10米导线电阻值+接触电阻值，经测量约为0.4Ω（小于0.6Ω），满足了原高压互感器二次额定容量要求；而对于新增的接线式电流互感器二次回路总电阻值（导线电阻+5/1电流表线圈电阻+接触电阻）也在其额定允许范围以内（1.75Ω+0.1Ω+0.1Ω<5Ω）。另外，由于新增低压5/1电流互感器接在高压电流互感器的二次激励，该互感器的准确级（0.2级）比原高压电流互感器的准确级（1级）高两个级别，能够减小综合测量误差。经过改进后，四台高压开关柜上的综合保护继电器IQ显示电流和柜面电流表PA2及现场操作柱电流表PA1指示一致。

3结语

一般现场操作柱电流表与MCC配电柜内的电流互感器都有相当距离，二次回路连接导线截面积也不可能过大，往往造成实际二次负载超过互感器额定二次负载，电流互感器的误差值变大，导致测量表计不能“真实”反映电动机运行电流，通过简单改进，解决了这一问题。当然，出现这类电流计量误差问题，也提醒我们应该在设计选型阶段就要重视计量装置综合误差分析计算，尤其是电流互感器技术性能及使用条件，以保障现场计量装置的准确。

参考文献：

[1]刘介才霍平，工厂供电〔M〕，北京：机械工业出版社，2015