快速檢定電流互感器準(zhǔn)確度的方法

肖繼松，代東生

中石化中原油建工程有限公司，河南濮陽457001

快速檢定電流互感器準(zhǔn)確度的方法

肖繼松，代東生

中石化中原油建工程有限公司，河南濮陽457001

以往對(duì)電流互感器的現(xiàn)場檢定通常采用傳統(tǒng)的檢測手段，只能簡單測量出一個(gè)變比誤差，難以在施工現(xiàn)場進(jìn)行互感器磁飽和性能的檢定。文章提出了選用C43型磁電系直流微安表作為測試元件進(jìn)行現(xiàn)場測定的方法，該方法能夠迅速判斷出電流互感器的磁飽和性能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電流互感器準(zhǔn)確度的快速檢定。

電流互感器；磁飽和；準(zhǔn)確度；斷路器

高壓電流互感器作為重要的計(jì)量、保護(hù)元件，在電力系統(tǒng)中起著不可或缺的作用。電流互感器按準(zhǔn)確度可分為計(jì)量、測量用0.5級(jí)，保護(hù)用10P級(jí)或D級(jí)等不同等級(jí)。由于制造材料和使用范圍的不同，高壓電流互感器在電氣性能及回饋參數(shù)上均有很大不同，安裝時(shí)需根據(jù)現(xiàn)場具體情況，正確識(shí)別電流互感器的等級(jí)及適用范圍，以免造成計(jì)量失準(zhǔn)。計(jì)量失準(zhǔn)有可能導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

1 斷路器計(jì)量失準(zhǔn)的原因分析

目前廣泛應(yīng)用的35 kV六氟化硫斷路器，其測量回路采用0.5級(jí)電流互感器，鐵芯制造材質(zhì)選用微晶合金。該互感器的特點(diǎn)是初始磁導(dǎo)率高，勵(lì)磁電流小，負(fù)載電流小，在負(fù)荷電流位于斷路器正常計(jì)量區(qū)間時(shí)，具有符合斷路器標(biāo)稱值的準(zhǔn)確度等級(jí)。斷路器所帶的二次計(jì)量儀表，對(duì)于電流互感器性能的要求是：二次回路流過正常負(fù)荷電流時(shí)，互感器能夠提供相對(duì)較高的準(zhǔn)確度等級(jí)；而在系統(tǒng)發(fā)生短路、諧振時(shí)，二次回路流過的是短時(shí)間的故障電流，此時(shí)對(duì)互感器準(zhǔn)確度等級(jí)的要求可忽略不計(jì)，但需要互感器滿足限制短路電流的要求，以盡可能避免損壞二次儀表。所以，計(jì)量、測量回路在現(xiàn)場接線時(shí)應(yīng)選用鐵芯截面積小的繞組，保證系統(tǒng)短路時(shí)，鐵芯能夠迅速飽和，將故障電流限制在盡可能低的水平，此時(shí)準(zhǔn)確度等級(jí)降低，但因時(shí)間很短，對(duì)計(jì)量影響不大。

35 kV六氟化硫斷路器保護(hù)回路一般采用10P級(jí)或D級(jí)電流互感器，鐵芯制造材質(zhì)選用冷軋單結(jié)晶合金。該互感器的特點(diǎn)是流經(jīng)大電流時(shí)鐵芯不會(huì)進(jìn)入過飽和狀態(tài)，若鐵芯進(jìn)入過飽和狀態(tài)則會(huì)使一次電流的大部分用來提供勵(lì)磁電流，從而使互感器的誤差增加，并導(dǎo)致其準(zhǔn)確度下降。變電所二次繼電保護(hù)回路對(duì)電流互感器的要求是：在流過較大的故障電流時(shí)，互感器應(yīng)保證有足夠的準(zhǔn)確度等級(jí)，從而使保護(hù)回路能夠準(zhǔn)確可靠地判斷事故性質(zhì)，正確完成保護(hù)動(dòng)作；而在正常負(fù)荷電流流過時(shí)，因繼電保護(hù)回路不動(dòng)作，從而對(duì)互感器準(zhǔn)確度等級(jí)要求不高。所以，保護(hù)回路在現(xiàn)場接線時(shí)應(yīng)選用鐵芯截面積大的繞組，當(dāng)流過較大的故障電流時(shí)，由于較大的鐵芯截面積不容易飽和，能夠保證相對(duì)很高的準(zhǔn)確度等級(jí)，從而使繼電保護(hù)回路能夠準(zhǔn)確可靠地動(dòng)作。

根據(jù)以上分析可斷定斷路器計(jì)量失準(zhǔn)的主要原因是由于計(jì)量、測量互感器與保護(hù)用互感器接反造成的。

2 電流互感器傳統(tǒng)的現(xiàn)場檢測手段

以往對(duì)電流互感器的現(xiàn)場檢測通常采用傳統(tǒng)檢測手段，即在電流互感器安裝或使用過程中，檢驗(yàn)電流互感器的變比。雖然電流互感器變比的準(zhǔn)確度已有制造單位保證，但由于種種原因，現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)常能檢查出變比誤差太大或錯(cuò)誤（大多是抽頭引錯(cuò)），影響準(zhǔn)確計(jì)量。

2.1 電壓法檢查電流互感器的變比

電壓法最大的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)設(shè)備質(zhì)量輕，只需1個(gè)小調(diào)壓器、1塊電壓表、1塊毫伏表。二次線圈的勵(lì)磁電流控制在10 mA以內(nèi)即可保證一定的準(zhǔn)確度。

2.2 電流法檢查電流互感器的變比

電流法原理上模擬電流互感器的實(shí)際運(yùn)行（僅二次負(fù)荷的大小有差別），從理論上來講是一種無可挑剔的測量方法，在實(shí)際工作過程中，隨著系統(tǒng)容量的增加，電流互感器的電流越來越大，有的可達(dá)數(shù)萬安。但在現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，將電流加至數(shù)百安就已經(jīng)很困難，加至數(shù)千安或數(shù)萬安是不可能實(shí)現(xiàn)的。所以降低一些試驗(yàn)電流對(duì)減小試驗(yàn)容量來說意義不大，若電流降低過多，電流互感器的誤差就會(huì)驟增。

因而，傳統(tǒng)的電流互感器現(xiàn)場檢測只能測量出一個(gè)變比誤差，難以在施工現(xiàn)場檢定互感器的飽和性能。

3 電流互感器準(zhǔn)確度現(xiàn)場快速檢定的方法及原理

3.1 檢定方法

為便于現(xiàn)場快速、正確地判斷互感器的種類，避免發(fā)生保護(hù)回路與計(jì)量、測量回路互感器的錯(cuò)接，根據(jù)不同用途、不同準(zhǔn)確度等級(jí)的互感器的特點(diǎn)，可選用C43型磁電系直流微安表作為測試元件，進(jìn)行現(xiàn)場的簡易測定。

磁電系儀表由于結(jié)構(gòu)上采用了永久磁鐵，且工作氣隙比較小，所以氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度比較高，可在很小的電流作用下產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩；以1.5 V鉀類電池作試驗(yàn)電源，現(xiàn)場可以迅速判斷電流互感器準(zhǔn)確度。試驗(yàn)時(shí)，電流互感器一次側(cè)通過1.5 V直流電流相應(yīng)二次側(cè)感應(yīng)出一個(gè)微安級(jí)直流電流，如果直流微安表所接電流互感器二次線圈為0.5級(jí)，直流微安表表針將迅速擺動(dòng)；如果直流微安表所接電流互感器二次線圈為10P級(jí)或D級(jí)，表針擺動(dòng)速度則遠(yuǎn)小于其接0.5級(jí)電流互感器時(shí)的表針擺動(dòng)速度。

3.2 檢定原理

目前，經(jīng)性傳播已成為我國艾滋病傳播的主要方式，而家庭內(nèi)配偶間經(jīng)性傳播已成為艾滋病進(jìn)一步蔓延的重要因素之一，我國2011年估計(jì)的78萬艾滋病患者中經(jīng)異性傳播占46.5%，其中約1/4為配偶間性傳播［1］。因此，了解配偶間人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）傳播狀況及其相關(guān)影響因素，采取相應(yīng)措施降低配偶間HIV傳播尤為重要，現(xiàn)將相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

磁電系直流微安表表針由可動(dòng)線圈產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩帶動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩M可由下式求得：

M=BSIW

式中B——磁感應(yīng)強(qiáng)度；

S——線圈橫截面積；

I——流經(jīng)線圈的電流；

W——線圈匝數(shù)。

由上式可知，當(dāng)直流微安表B、S、W為定值，流經(jīng)線圈電流的改變則影響微安表轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，而轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的改變又直接反應(yīng)在表針的擺動(dòng)速度上。計(jì)量、測量回路用0.5級(jí)電流互感器由于初始磁導(dǎo)率高，對(duì)小電流反應(yīng)靈敏；保護(hù)回路用10P級(jí)或D級(jí)電流互感器流經(jīng)大電流時(shí)鐵芯也不會(huì)進(jìn)入過飽和狀態(tài)，對(duì)小電流反應(yīng)不靈敏，因此，當(dāng)直流微安表所接二次線圈為10P級(jí)或D級(jí)電流互感器時(shí)，表針擺動(dòng)速度遠(yuǎn)小于其接0.5級(jí)電流互感器時(shí)的表針擺動(dòng)速度。

綜上所述，根據(jù)直流微安表表針擺動(dòng)速度不同，現(xiàn)場可迅速判斷出電流互感器的磁飽和性能，進(jìn)而可快速檢定電流互感器準(zhǔn)確度。此方法能夠?qū)崿F(xiàn)有選擇性地施工接線，可有效避免錯(cuò)接現(xiàn)象的發(fā)生。

4 結(jié)束語

本文提出的現(xiàn)場快速檢定電流互感器準(zhǔn)確度的方法已成功應(yīng)用于中原油田濮三變電所等5項(xiàng)工程，順利完成了對(duì)施工現(xiàn)場21臺(tái)電流互感器準(zhǔn)確度的快速檢定工作，取得了很好的效果；該方法操作簡單，結(jié)果可靠，對(duì)于類似設(shè)備及問題的現(xiàn)場分析與處理有一定的參考價(jià)值。

另外，在進(jìn)行電氣一次設(shè)備改造時(shí)，除依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)備出廠試驗(yàn)報(bào)告外，還要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，充分考慮影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的各種因素，并加以詳細(xì)計(jì)算、復(fù)核及試驗(yàn)，確保保護(hù)動(dòng)作的正確性和計(jì)量、測量的準(zhǔn)確性，從而達(dá)到一、二次設(shè)備可靠運(yùn)行的目的。

Fast Method for Calibrating AccuracyofCurrent Transformer

Xiao Jisong，DaiDongsheng
Sinopec Petroleum Engineering&Construction Zhongyuan Corporation，Puyang 457001，China

The traditionalon-site calibration method of current transformer can only obtains the error of transformation ratio and is difficult to examine the magnetic saturation property.In this paper，the on-site detection method by using C43 type magnetoelectricity current microampere meter as the detection component is put forward，which can examine the magnetic saturation property rapidly and further realize fast calibration of the accuracy of current transformer.

current transformer；magnetic saturation；accuracy；circuit breaker

10.3969/j.issn.1001-2206.2014.04.020

肖繼松（1974-），男，湖北鐘祥人，工程師，1998年畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)精密儀器專業(yè)，現(xiàn)從事石油工程地面建設(shè)工作。

2013-11-06；

2014-02-07