電能表用電流互感器的外推法測試

山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院　連慧峰

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電能表用電流互感器的外推法測試

山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院連慧峰

針對傳統(tǒng)的比較測差法檢定電能表用電流互感器存在的弊端，本文提出了一種外推法檢定電能表用電流互感器的新方法，該方法的原理基于傳統(tǒng)比較測差法，在額定電流和額定負(fù)荷下測試被檢電流互感器誤差。通過測試被檢電流互感器二次繞組直流電阻和1%～120%以及200%～1000%額定電流下的勵磁導(dǎo)納，經(jīng)過函數(shù)外推至1%～1000%額定電流下誤差，不僅不需要寬量限互感器校驗(yàn)儀，標(biāo)準(zhǔn)器，負(fù)荷箱，即可方便測試被檢電流互感器的誤差，而且由外推法檢測推算出的誤差數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)法的檢測的誤差數(shù)據(jù)相比，差值小，符合檢定規(guī)程，且算法簡單，設(shè)備小巧，檢測更方便。

電流互感器；傳統(tǒng)法；外推法；檢定；勵磁導(dǎo)納

0　引言

根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 11179.15-2014《電能表用元器件技術(shù)規(guī)范 第15部分 電流互感器》電能表用電流互感器需單獨(dú)檢定，而電能表用電流互感器需檢定1%～1000%下的誤差。傳統(tǒng)檢測法需要寬量限校驗(yàn)儀和寬量限電流互感器標(biāo)準(zhǔn)，且對校驗(yàn)儀的靈敏度要求很高，從而使得檢定工作比較復(fù)雜。由于電能表用互感器一般沒有補(bǔ)償或者只有匝數(shù)補(bǔ)償比值差，所以，可以采用外推法檢定。本文提出了一種在傳統(tǒng)檢測法基礎(chǔ)上，推算出幾倍甚至幾十倍額定電流下的誤差數(shù)據(jù)的檢測方法。

1　傳統(tǒng)檢定法

根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/GDW 11179.15-2014《電能表用元器件技術(shù)規(guī)范 第15部分 電流互感器》的電氣要求，電能表用電流互感器其額定一次電流為0.3～10A，二次電流為2mA～10mA，準(zhǔn)確級從0.5～0.05級，其誤差檢定采用比較測差法原理。比較測差法檢定時(shí)，因互感器校驗(yàn)儀工作量程一般為5A或1A，以5A/5mA被測試品為例，需采用一次電流為校驗(yàn)儀供電，如圖1所示，而一次電流不是5A時(shí)，需專用的供電互感器來供電，其檢定線路如圖2所示。

1.1傳統(tǒng)檢定法線路

圖2 非5A/5mA電流互感器檢定線路

而其實(shí)際誤差為：

1.2　傳統(tǒng)檢定法的弊端

如式（2）所示，被測試電流互感器的實(shí)際誤差為：

由式（3）可以看出，互感器校驗(yàn)儀顯示誤差比被檢互感器實(shí)際誤差小1000倍，對互感器校驗(yàn)儀的靈敏度要求很高。同時(shí)當(dāng)測1%和5%額定電流點(diǎn)的誤差時(shí)，差值電流小到幾，極易受外界電磁場干擾，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，再者，電能表用電流互感器需要測試2～10倍額定電流下誤差，這對傳統(tǒng)電流互感器校驗(yàn)儀來說幾乎是不可能的，同時(shí)，被測電流互感器的實(shí)際誤差要經(jīng)過折算才是最終的實(shí)際誤差，如果某一點(diǎn)的測量誤差測試不準(zhǔn)確，其結(jié)果會擴(kuò)大Kn倍。綜上所述，傳統(tǒng)比較測差法會導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確，尤其是1%和5%點(diǎn)的誤差，同時(shí)檢定工作較復(fù)雜，不適合電能表用互感器批量檢定或抽檢。

2　外推法檢測

2.1傳統(tǒng)法檢測被檢電流互感器的誤差

在二次負(fù)荷為R2和額定電流下，按傳統(tǒng)法檢測被檢電流互感器的誤差為：

由于電能表用電流互感器一般沒有補(bǔ)償或只有匝數(shù)補(bǔ)償比差值，且二次負(fù)荷為固定的純電阻，則被檢電流互感器的誤差可表示為：

R為被檢電流互感器二次繞組內(nèi)阻；

Yn為額定二次感應(yīng)電動勢下的二次勵磁導(dǎo)納。

同理可得額定電流的任意百分?jǐn)?shù)下，被檢電流互感器的誤差可表示為：

式中Yi為額定二次感應(yīng)電動勢的任意百分?jǐn)?shù)下的二次勵磁導(dǎo)納。

由公式（5）和公式（6）推得：

則公式 （7）可寫為：

如果需要測200%額定電流下的互感器誤差，則：

由以上推理可知，利用外推法檢定電能表用電流互感器時(shí)，首先用傳統(tǒng)法測得額定電流下的互感器誤差fn和，再測得任意外推點(diǎn)的勵磁導(dǎo)納和二次繞組內(nèi)阻，由公式 （7）可推出額定電流任意百分?jǐn)?shù)下的誤差數(shù)據(jù)。

表1　5A/5mA電流互感器誤差數(shù)據(jù)

2.2實(shí)現(xiàn)線路

2.2.1測試額定電流和額定負(fù)荷下的互感器誤差線路（見圖1，圖2）

2.2.2測二次繞組直阻R2線路

圖3　二次繞組直阻R2測試線路

圖4 測被檢電流互感器二次勵磁導(dǎo)納線路

圖3中R0為限流電阻，N2為被檢電流互感器二次繞組，UR為二次繞組壓降，由圖3可知：

只要測試出UR即可得R2的數(shù)值大小。

2.2.3測被檢電流互感器二次勵磁導(dǎo)納線路

圖4中，T為調(diào)壓器，SY為升壓器，CTX為被檢電流互感器，N1為CTX一次繞組，N2為CTX二次繞組。測電流互感器二次勵磁導(dǎo)納時(shí)，將其一次繞組開路，工作電壓施加于二次繞組上，產(chǎn)生二次勵磁電流，輸入校驗(yàn)儀的KD端鈕，校驗(yàn)儀在測導(dǎo)納的量限下測得勵磁電流與工作電壓的比值，就是被測勵磁導(dǎo)納，即：

3　試驗(yàn)數(shù)據(jù)

以0.2級的5A/5mA被檢電流互感器為例，其試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

4　結(jié)論

本文提出了一種在傳統(tǒng)比較測差法檢定額定電流下電能表用電流互感器誤差的基礎(chǔ)上，外推出額定電流任意百分?jǐn)?shù)下的互感器誤差，理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證表明，該外推法檢測電能表用電流互感器與傳統(tǒng)檢測法相比，誤差差值小，符合檢定規(guī)程，且無需寬量程互感器校驗(yàn)儀和寬量程電流互感器標(biāo)準(zhǔn)，所需設(shè)備小巧，算法簡單，更方便對電能表用電流互感器進(jìn)行批量檢定或抽檢。

［1］標(biāo)準(zhǔn):Q/GDW 11179.15-2014電能表用元器件技術(shù)規(guī)范:第15部分:電流互感器［S］.

［2］標(biāo)準(zhǔn):JJG313-2010測量用電流互感器［S］.

［3］專著:趙修民，趙屹濤等.［電流互感器與電流比例標(biāo)準(zhǔn)］.北京:中國電力出版社，2014，3.

［4］專著:趙修民.［測量用電流互感器］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

［5］期刊:趙修民，趙屹濤.［低壓外推法測定電流互感器誤差］.電測與儀表，1999（4）：22-23.

［6］專著:趙修民，趙屹濤.［互感器校驗(yàn)儀］.太原 山西科學(xué)教育出版社，1996.

連慧峰（1975—），女，山西襄垣人，大學(xué)本科，工程師，長期從事互感器和電測設(shè)備的調(diào)試和檢測工作。