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作者简介：李丽君（1970—），女，丹东供电公司高级工程师，主要从事电气试验工作。
摘要：电磁系仪表具有结构简单、过载能力强、造价低廉、可交直流两用、携带方便等优点，被广泛应用于电力系统中。但在实际使用中却发现受外界干扰比较大，测量数据不稳定、误差大，容易造成对测量结果的误判断。本文通过T51电磁系电流表在测量过程中发生的异常现象，并根据仪表的制造结构原理，分析了测量误差偏大的原因，并提出了替代措施及注意事项，警醒人们使用此类仪表测量时要注意电源频率、波形、电源性质。
关键词：电磁系交直流两用毫安表；电流测量；误差及注意事项
1.引言
在某220 kV变电站进行66kV电容器组交接试验时，发现整组电容器的电容量偏差达到+20%及以上，都超过了《规程》中规定的与出厂值比较不超过-5%～+10%的标准。当时使用的电源是系统相电压，采用的是标准的电流电压表法，其中T51电磁系电流表精度不低于0.5级，经检验合格，而且是十几年来多次在现场使用的电磁系仪表（T51交直流两用毫安表），以前从未出现过此类问题。针对此种现象，经多次模拟校验，发现T51系列交直流两用电流表对外部环境的要求比较严格。
2.现状调查：
当时在第一次使用T51电流表测量时，现场有多个作业组，其中有震捣棒等大功率非线性负荷在作业。T51电流表指针摆动也较大，测试数据偏差全部在20%及以上。临近傍晚时（现场其他作业组都已撤离，没有其它大功率非线性负荷作业组），T51电流表非常稳定，测量数据经计算后合格。同时为了确定测量的正确性，采用T15纯交流毫安表进行了比对，测量结果一样.。第二天早晨复测时（现场没有其它大功率非线性负荷作业组），两块表测量数据仍然一样，但当有大功率非线性负荷工作后，T51毫安表的指针又开始摆动，测量误差又超过20%不合格。这时，改用电磁系T15系列纯交流毫安表进行测试，电容量偏差仍然在合格范围内，而且仪表摆动非常小，数据稳定。因此发现T51系列交直流两用毫安表受现场干扰及电源波形畸变影响大，抗干扰性能较差，在测量电容器电容量时有导致偏大的测量结果，而电磁系T15系列纯交流毫安表在同等条件下（电源有扰动时），能保证测量精度，稳定性好。后经过在实验室，电源比较稳定的情况下，对两块仪表的测量数据重新进行了校对，两种表测量结果基本一致，多次测量证明，T51系列毫安表只在电源波形稳定的情况下，测量数据是准确的，在电源波形畸变时不能用于准确测量。
3.原因分析
3.1.电磁系电流表的原理
吸引型和排斥型的电磁系仪表，都是由线圈，和置于线圈内的定铁和动铁组成，动铁在轴和轴承的支承下可以转动，轴上有产生反作用力矩的游丝。固定部分是被测电流流经的线圈，有电流通过即可形成較强的磁场；可动部分是一片可被及时磁化的软磁性材料（如铁片、坡莫合金等），利用被磁化的动铁片与通电线圈（或被磁化的静铁片）磁极之间的作用力，实现可动部分的偏转，偏转力矩与通入电流的平方成正比，所以标尺刻度不均匀。由于动铁的转动方向不随测量电流方向的改变而改变，所以可交直流两用。
3.2.电磁系电流表的技术特性
3.2.1由于线圈通电吸引铁片使指针偏转的角度与通入线圈中的电流的平方成正比，所以刻度不均匀，前密后疏。
3.2.2存在频率误差和量程限制。
从理论上讲，电磁系测量机构可以制成任何量程的电流表，但要制成低量程是困难的。因为测量机构的磁路大部分以空气为介质，有足够的线圈匝数，才能产生足够强的磁场，从而产生足够大的转动力矩。基于此原因，对于低量程的电流表，由于通过固定线圈的电流小，所以需要较多的匝数，但是匝数增多，又会增大线圈的电感和分布电容，引起较大的频率误差，因此影响了仪表的准确度。同时也会使仪表内阻增大，为此，电磁系电流表只能做成毫安级。
3.2.3 存在磁滞现象，用于直流时，会出现升降变差。
当测量缓慢增加的直流时，电磁式仪表给出的指示值偏低；当测量缓慢减少的直流时，仪表给出的指示值又偏高。这是由于电磁式仪表的结构中，含有具有磁滞特性的铁磁材料所造成的。滞后现象的存在，一方面使电磁式仪表的准确度降低，另一方面因交直流下的磁化过程不同，促使交流的电磁式仪表不宜在直流下应用。由于T51系列电流表交、直流共用同一个刻度值，同样在交流电流波形畸变时，导致测量误差加大。
3.2.4.存在外磁场误差。
因为电磁式仪表的磁场是由固定线圈流过被测电流所形成的，其磁场较弱，又几乎全部处在空气之中，外磁场对仪表测量精度影响较大。通过采用性能较好的高导磁材料和无定位结构的仪表可以减小这方面的误差。
4.解决措施及注意事项
4.1要选择抗干扰性能强、准确度高的仪表，如采用T15系列纯交流电流表取代T51系列交直流两用电流表。
4.2.减少电网谐波，可以加装滤波电源装置，尽量使测量电源接近正弦波。另外在干扰不太大的情况下也可以采用线电压，滤去三次谐波等主要的谐波影响.
4.3比较科学简单的办法是更换电源，采用UPS不间断电源作为试验电源。
4.4.要远离外磁场，如操作时远离施加电压用的带有铁磁线圈的调压器，消除外磁场影响。
4.5.正确使用仪表，根据被测量的大小，合理选用仪表量限，使仪表对被测量的指示大于仪表量程的1/2～2/3以上，充分发挥仪表准确度的作用。并多次测量，取其平均值，减少人为因素误差。
4.6. 采用性能较好的高导磁材料和无定位结构的仪表，必要时，可采用高精度的电动系交流电流表，可以很好地避免测量干扰。
5.结语：
电网谐波对电气测量的影响不可忽略，对制造材料、结构不同的仪表影响程度不同。T51系列电流表仅适用于电源无畸变的场合，严重干扰下，会导致错误的测量结果，不适合精确测量。而T15纯交流毫安表抗干扰能力强，受频率影响小，在使用中比较稳定。因此，在仪表的选择上要根据测量的目的和要求，按照仪表类型、准确度、仪表内阻、量程、工作条件等各方面，选择最能满足要求的仪表。
参考文献：
[1] GB50150-2006，电气设备交接试验规程[S].2006-06-20
[2] 安思群. 电气仪表工程安装调试与维护技术实用手册（第一册）[M]. 金版电子出版公司，2003.4，ISBN 7-900131-68-X/Z.26，p158—170
[3] 中国电机工程学会城市供电专业委员会组编. 电测仪表[M]. 中国电力出版社，2005.10，ISBN 7-5083-3172-9，P14-23，P21-28
[4] 周启龙. 电工仪表及测量[M]. 机械工业出版社，ISBN 978-111-42202-0，2013.6，P35—43
[5] 陶时澍. 电气测量技术[M]. 中国计量出版社，1991
摘要：电磁系仪表具有结构简单、过载能力强、造价低廉、可交直流两用、携带方便等优点，被广泛应用于电力系统中。但在实际使用中却发现受外界干扰比较大，测量数据不稳定、误差大，容易造成对测量结果的误判断。本文通过T51电磁系电流表在测量过程中发生的异常现象，并根据仪表的制造结构原理，分析了测量误差偏大的原因，并提出了替代措施及注意事项，警醒人们使用此类仪表测量时要注意电源频率、波形、电源性质。
关键词：电磁系交直流两用毫安表；电流测量；误差及注意事项
1.引言
在某220 kV变电站进行66kV电容器组交接试验时，发现整组电容器的电容量偏差达到+20%及以上，都超过了《规程》中规定的与出厂值比较不超过-5%～+10%的标准。当时使用的电源是系统相电压，采用的是标准的电流电压表法，其中T51电磁系电流表精度不低于0.5级，经检验合格，而且是十几年来多次在现场使用的电磁系仪表（T51交直流两用毫安表），以前从未出现过此类问题。针对此种现象，经多次模拟校验，发现T51系列交直流两用电流表对外部环境的要求比较严格。
2.现状调查：
当时在第一次使用T51电流表测量时，现场有多个作业组，其中有震捣棒等大功率非线性负荷在作业。T51电流表指针摆动也较大，测试数据偏差全部在20%及以上。临近傍晚时（现场其他作业组都已撤离，没有其它大功率非线性负荷作业组），T51电流表非常稳定，测量数据经计算后合格。同时为了确定测量的正确性，采用T15纯交流毫安表进行了比对，测量结果一样.。第二天早晨复测时（现场没有其它大功率非线性负荷作业组），两块表测量数据仍然一样，但当有大功率非线性负荷工作后，T51毫安表的指针又开始摆动，测量误差又超过20%不合格。这时，改用电磁系T15系列纯交流毫安表进行测试，电容量偏差仍然在合格范围内，而且仪表摆动非常小，数据稳定。因此发现T51系列交直流两用毫安表受现场干扰及电源波形畸变影响大，抗干扰性能较差，在测量电容器电容量时有导致偏大的测量结果，而电磁系T15系列纯交流毫安表在同等条件下（电源有扰动时），能保证测量精度，稳定性好。后经过在实验室，电源比较稳定的情况下，对两块仪表的测量数据重新进行了校对，两种表测量结果基本一致，多次测量证明，T51系列毫安表只在电源波形稳定的情况下，测量数据是准确的，在电源波形畸变时不能用于准确测量。
3.原因分析
3.1.电磁系电流表的原理
吸引型和排斥型的电磁系仪表，都是由线圈，和置于线圈内的定铁和动铁组成，动铁在轴和轴承的支承下可以转动，轴上有产生反作用力矩的游丝。固定部分是被测电流流经的线圈，有电流通过即可形成較强的磁场；可动部分是一片可被及时磁化的软磁性材料（如铁片、坡莫合金等），利用被磁化的动铁片与通电线圈（或被磁化的静铁片）磁极之间的作用力，实现可动部分的偏转，偏转力矩与通入电流的平方成正比，所以标尺刻度不均匀。由于动铁的转动方向不随测量电流方向的改变而改变，所以可交直流两用。
3.2.电磁系电流表的技术特性
3.2.1由于线圈通电吸引铁片使指针偏转的角度与通入线圈中的电流的平方成正比，所以刻度不均匀，前密后疏。
3.2.2存在频率误差和量程限制。
从理论上讲，电磁系测量机构可以制成任何量程的电流表，但要制成低量程是困难的。因为测量机构的磁路大部分以空气为介质，有足够的线圈匝数，才能产生足够强的磁场，从而产生足够大的转动力矩。基于此原因，对于低量程的电流表，由于通过固定线圈的电流小，所以需要较多的匝数，但是匝数增多，又会增大线圈的电感和分布电容，引起较大的频率误差，因此影响了仪表的准确度。同时也会使仪表内阻增大，为此，电磁系电流表只能做成毫安级。
3.2.3 存在磁滞现象，用于直流时，会出现升降变差。
当测量缓慢增加的直流时，电磁式仪表给出的指示值偏低；当测量缓慢减少的直流时，仪表给出的指示值又偏高。这是由于电磁式仪表的结构中，含有具有磁滞特性的铁磁材料所造成的。滞后现象的存在，一方面使电磁式仪表的准确度降低，另一方面因交直流下的磁化过程不同，促使交流的电磁式仪表不宜在直流下应用。由于T51系列电流表交、直流共用同一个刻度值，同样在交流电流波形畸变时，导致测量误差加大。
3.2.4.存在外磁场误差。
因为电磁式仪表的磁场是由固定线圈流过被测电流所形成的，其磁场较弱，又几乎全部处在空气之中，外磁场对仪表测量精度影响较大。通过采用性能较好的高导磁材料和无定位结构的仪表可以减小这方面的误差。
4.解决措施及注意事项
4.1要选择抗干扰性能强、准确度高的仪表，如采用T15系列纯交流电流表取代T51系列交直流两用电流表。
4.2.减少电网谐波，可以加装滤波电源装置，尽量使测量电源接近正弦波。另外在干扰不太大的情况下也可以采用线电压，滤去三次谐波等主要的谐波影响.
4.3比较科学简单的办法是更换电源，采用UPS不间断电源作为试验电源。
4.4.要远离外磁场，如操作时远离施加电压用的带有铁磁线圈的调压器，消除外磁场影响。
4.5.正确使用仪表，根据被测量的大小，合理选用仪表量限，使仪表对被测量的指示大于仪表量程的1/2～2/3以上，充分发挥仪表准确度的作用。并多次测量，取其平均值，减少人为因素误差。
4.6. 采用性能较好的高导磁材料和无定位结构的仪表，必要时，可采用高精度的电动系交流电流表，可以很好地避免测量干扰。
5.结语：
电网谐波对电气测量的影响不可忽略，对制造材料、结构不同的仪表影响程度不同。T51系列电流表仅适用于电源无畸变的场合，严重干扰下，会导致错误的测量结果，不适合精确测量。而T15纯交流毫安表抗干扰能力强，受频率影响小，在使用中比较稳定。因此，在仪表的选择上要根据测量的目的和要求，按照仪表类型、准确度、仪表内阻、量程、工作条件等各方面，选择最能满足要求的仪表。
参考文献：
[1] GB50150-2006，电气设备交接试验规程[S].2006-06-20
[2] 安思群. 电气仪表工程安装调试与维护技术实用手册（第一册）[M]. 金版电子出版公司，2003.4，ISBN 7-900131-68-X/Z.26，p158—170
[3] 中国电机工程学会城市供电专业委员会组编. 电测仪表[M]. 中国电力出版社，2005.10，ISBN 7-5083-3172-9，P14-23，P21-28
[4] 周启龙. 电工仪表及测量[M]. 机械工业出版社，ISBN 978-111-42202-0，2013.6，P35—43
[5] 陶时澍. 电气测量技术[M]. 中国计量出版社，1991