基于電流互感器負(fù)荷誤差外推法的校驗(yàn)技術(shù)研究

楊伊璇

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司教育培訓(xùn)評(píng)價(jià)中心（廣東省電力工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校），廣東 廣州 510520）

基于電流互感器負(fù)荷誤差外推法的校驗(yàn)技術(shù)研究

楊伊璇

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司教育培訓(xùn)評(píng)價(jià)中心（廣東省電力工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校），廣東 廣州 510520）

針對(duì)電流互感器測(cè)試問(wèn)題，文章對(duì)傳統(tǒng)的比較測(cè)差法進(jìn)行對(duì)比，提出了負(fù)荷誤差外推法，電流互感器負(fù)荷誤差外推法是將被檢測(cè)的電流互感器與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器在小電流的條件下進(jìn)行誤差測(cè)量比較，測(cè)得誤差。文章闡述了電流互感器負(fù)荷誤差外推法原理、誤差測(cè)試的過(guò)程以及與傳統(tǒng)比較法對(duì)比負(fù)荷誤差外推法的優(yōu)勢(shì)。

電流互感器；傳統(tǒng)比較測(cè)差法；負(fù)荷誤差外推法；測(cè)試

通常情況下，電力系統(tǒng)常采用傳統(tǒng)的比較測(cè)差法來(lái)測(cè)試電流互感器，此時(shí)各部分的儀器都是獨(dú)立的，溯源比較方便，但是儀器的重量及體積都較大，導(dǎo)致室外測(cè)試?yán)щy。而負(fù)荷誤差外推法所使用的檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)需大電流導(dǎo)線及負(fù)荷箱，接線以及測(cè)試均較為簡(jiǎn)便。本文簡(jiǎn)述電流互感器負(fù)荷誤差外推法原理、誤差測(cè)試的過(guò)程，與傳統(tǒng)的測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比，體現(xiàn)負(fù)荷誤差外推法的諸多優(yōu)勢(shì)。

1 傳統(tǒng)檢定技術(shù)概述

傳統(tǒng)檢定技術(shù)采用的是比較測(cè)差法，主要是對(duì)電流互感器、電流負(fù)載箱及檢驗(yàn)儀等組成測(cè)試臺(tái)的每一部分進(jìn)行檢測(cè)，將電流互感器檢測(cè)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比較，從而得知被檢測(cè)互感器的誤差大小。傳統(tǒng)的電流互感檢測(cè)方法應(yīng)用的前提條件較高，首先提供電源的設(shè)備需能夠產(chǎn)生大電流。由于額定一次電流在不斷變大，能夠產(chǎn)生大電流的電源設(shè)備的容量也隨著電流及回路阻抗不斷增大，當(dāng)一次電流超過(guò)2 000 A的時(shí)候，電源設(shè)備能夠有幾十千伏安的容量，此時(shí)的設(shè)備缺點(diǎn)突出，龐大的體積以及超大的重量使得大電流接線困難，并且為工作人員帶來(lái)諸多不便，檢測(cè)人員的工作強(qiáng)度大，需要檢測(cè)的設(shè)備隨著體積的增大檢測(cè)難度也隨之升高，不能夠確保檢測(cè)所需的大電流要求，大電流互感器的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)將會(huì)難以實(shí)現(xiàn)。

當(dāng)采用比較測(cè)差法檢測(cè)時(shí)，互感器校驗(yàn)儀工作量程通常是5 A或1 A，以5 A/5 mA被測(cè)試品為例，校驗(yàn)儀必須使用一次電流來(lái)供電，當(dāng)一次電流不是5 A時(shí)，就需要使用專用的供電互感器來(lái)供電。

2 電流互感器負(fù)荷誤差外推法原理

本文提出負(fù)荷誤差外推法用于電流互感器檢測(cè)，其測(cè)試的原理：第一步是加載一次電流的5%，20%，使用誤差外推法檢測(cè)電流互感器在一次電流為5%，20%時(shí)的實(shí)際誤差，其次在5%測(cè)量點(diǎn)的條件下對(duì)20%測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行仿真，測(cè)量其誤差并與測(cè)量點(diǎn)為20%時(shí)的實(shí)際誤差進(jìn)行比較，從而將誤差的大小計(jì)算出來(lái)，再通過(guò)5%，20%測(cè)量點(diǎn)對(duì)測(cè)量點(diǎn)為100%或是其他的測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行仿真，測(cè)出相應(yīng)的誤差。誤差外推法的接線與傳統(tǒng)測(cè)量方法的接線一致，在得到5%，20%的誤差檢定的數(shù)據(jù)之后，應(yīng)用負(fù)荷外推的方式僅僅改變負(fù)載大小為100%，120%的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。若電源與電流設(shè)備達(dá)不到對(duì)電流互感器進(jìn)行誤差測(cè)試要求時(shí)，通過(guò)進(jìn)行小電流低電流外推法檢定大電流互感器誤差。相比傳統(tǒng)的檢測(cè)方法，電流互感器負(fù)荷誤差外推法是將被試的電流互感器與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器在小電流的條件下進(jìn)行誤差測(cè)量比較，減小了設(shè)備的容量、體積以及重量，使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電流互感器誤差較為容易。

3 基于電流互感器負(fù)荷誤差外推法的校驗(yàn)技術(shù)

3.1 測(cè)試原理

基于電流互感器的誤差理論，當(dāng)電源以及電流設(shè)備不能夠滿足要求對(duì)電流互感器進(jìn)行誤差測(cè)試，而又能測(cè)量小電流的時(shí)候，通過(guò)檢測(cè)互感器的二次繞組內(nèi)阻抗Z2、空載誤差、互感器各種電流及外帶阻抗下的激磁導(dǎo)納，計(jì)算出此類互感器的實(shí)際誤差。

當(dāng)被檢互感器無(wú)非線性補(bǔ)償時(shí)，電流互感器在大電流點(diǎn)（n%點(diǎn)）及外負(fù)荷Z（額定負(fù)荷ZB，下限負(fù)荷Zb和實(shí)際運(yùn)行負(fù)荷Zl）下的復(fù)數(shù)誤差ε（n，Z）為匝數(shù)補(bǔ)償量εw、容性誤差-YcZ和勵(lì)磁誤差-（Z2+Z）Ym（n，z）的復(fù)數(shù)和，即：

電流互感器在低電流外推起點(diǎn)（n0%點(diǎn)）及負(fù)荷為0 VA時(shí)，空載誤差ε（n0, 0）為：

將式（1）與式（2）相減，導(dǎo)出了該法的數(shù)學(xué)模型:

式中，εw為匝數(shù)補(bǔ)償量；Z2為二次繞組內(nèi)阻抗；Z為互感器所帶負(fù)荷阻抗；Z2+Z為二次總阻抗；Yc為二次寄生電容導(dǎo)納。

當(dāng)電流互感器二次負(fù)荷變化時(shí)，二次電勢(shì)也會(huì)改變，鐵芯磁通和勵(lì)磁誤差也會(huì)改變，所以二次負(fù)荷和誤差變化屬于非線性的關(guān)系。通常情況下，如果要進(jìn)行負(fù)荷誤差換算，其前提條件是磁通保持不變。而當(dāng)電流互感器二次負(fù)荷的功率因數(shù)變化的時(shí)候，二次感應(yīng)電勢(shì)保持不變，此時(shí)就可以進(jìn)行負(fù)荷誤差換算。電流互感器負(fù)荷外推法理論基礎(chǔ)是電流互感器的T型等效電路。圖1為實(shí)際等效電路。通過(guò)分析等效電路得到，二次分布電容的作用相當(dāng)于在二次負(fù)荷兩端并聯(lián)一只導(dǎo)納值為Yc的電容器。

圖1 考慮二次繞組分布電容Yc的電流互感器等效電路

3.2 測(cè)試過(guò)程

測(cè)試原理中所述的電流互感器的誤差測(cè)試原理，通過(guò)測(cè)量互感器的二次繞組內(nèi)阻抗Z2、空載誤差以及互感器各種電流及外帶阻抗下的激磁導(dǎo)納，再經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)根據(jù)互感器誤差理論得出此類互感器的實(shí)際誤差。通過(guò)引進(jìn)新型的設(shè)備裝置HEA-W型便攜式全新智能化檢測(cè)裝置，來(lái)更好地應(yīng)用低電流外推法進(jìn)行電流互感器的誤差測(cè)試。與傳統(tǒng)的誤差測(cè)試方法相比，該裝置應(yīng)用的是低電流外推法，其工作原理是測(cè)量出所測(cè)電流互感器的參數(shù)，通過(guò)內(nèi)置系統(tǒng)裝置來(lái)進(jìn)行大電流下電流互感器誤差值的計(jì)算。電流互感器負(fù)荷誤差外推法的測(cè)試過(guò)程共有4個(gè)步驟：二次繞組直阻測(cè)試、退磁、兩2個(gè)外推點(diǎn)電流誤差測(cè)試和激磁導(dǎo)納測(cè)試。圖2為測(cè)試系統(tǒng)以及在現(xiàn)場(chǎng)大變比電流互感器測(cè)試過(guò)程的接線。

3.3 測(cè)量裝置的標(biāo)準(zhǔn)量值傳遞

負(fù)荷誤差外推法檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)大電流互感器校驗(yàn)裝置的測(cè)量原理是：在低電流比例標(biāo)準(zhǔn)的條件下，通過(guò)比較法將測(cè)試的互感器在低電流下的空載誤差測(cè)出來(lái)；測(cè)量二次繞組內(nèi)阻抗與二次導(dǎo)納，從而計(jì)算出空載勵(lì)磁誤差以及負(fù)荷誤差的增量，通過(guò)外推法得到所檢測(cè)的互感器在大電流下的誤差。檢測(cè)的裝置包含兩種，分別為低電流比例標(biāo)準(zhǔn)HL-450以及HEA-W多功能互感器校驗(yàn)儀，所以就需要對(duì)低電流比例標(biāo)準(zhǔn)HL-450以及HEA-W多功能互感器校驗(yàn)儀進(jìn)行傳遞測(cè)試。

圖2 負(fù)荷誤差外推法試驗(yàn)接線

3.4 現(xiàn)場(chǎng)電流互感器的誤差比對(duì)

通過(guò)對(duì)不同的電流互感器測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較來(lái)確保負(fù)荷誤差外推法的準(zhǔn)確率。第一種是測(cè)試誤差的裝置系統(tǒng)，其為負(fù)荷誤差外推法裝置系統(tǒng)，另外一種測(cè)試裝置是傳統(tǒng)的等安匝直接比較法裝置系統(tǒng)，電流互感器負(fù)荷誤差外推法通過(guò)在小電流的條件下對(duì)比被試的電流互感器與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的誤差測(cè)量結(jié)果，減小了設(shè)備的容量、體積以及重量，使得現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電流互感器誤差較為容易。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了電流互感器負(fù)荷誤差外推法原理、誤差測(cè)試的過(guò)程，通過(guò)與傳統(tǒng)的測(cè)試方法進(jìn)行對(duì)比，突出了負(fù)荷誤差外推法較傳統(tǒng)比較法設(shè)備容量小、體積小以及重量小的優(yōu)勢(shì)，不但確保了誤差測(cè)量準(zhǔn)確性，與此同時(shí)也使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量電流互感器的誤差變得方便。

[1]國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.測(cè)量用電流互感器（JJG313—2010）[S].中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程，2010.

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

Research on calibration technology of current transformer based on load error extrapolation

Yang Yixuan
（Education and Evaluation Center of Guangdong Grid Limited Company（Guangdong Province Electric Power Industry Occupation Technical School）, Guangzhou 510520, China）

Aiming at the problems of current transformer test, this paper compared the traditional differential comparison method, put forward the load error extrapolation method, which is comparing the current transformer detected with standard electric current transformer under the condition of small current, to get the error measurement. This paper expounds the current transformer load extrapolation error principle, process of error test and load extrapolation error advantages over traditional comparison method.

current transformer; traditional comparative difference measuring method; load extrapolation error; testing

楊伊璇（1988— ），女，甘肅蘭州，本科，助理講師；研究方向：電力營(yíng)銷。