保護(hù)用電流互感器檢定裝置的研究

山西省機(jī)電設(shè)計研究院 常建芳

保護(hù)用電流互感器檢定裝置的研究

山西省機(jī)電設(shè)計研究院 常建芳

本文介紹了保護(hù)用電流互感器檢定裝置，本裝置專門用來檢定保護(hù)用電流互感器。裝置可在100%額定電流和額定負(fù)荷下，測5P級或10P級的誤差，并在準(zhǔn)確限值系數(shù)（ALF）下，測其復(fù)合誤差；本裝置也可用來測試測量用電流互感器的儀表保安系數(shù)（FS）。

保護(hù)用電流互感器；誤差；檢定；安保系數(shù)

引言

保護(hù)用電流互感器檢定裝置專門用來檢定保護(hù)用電流互感器。裝置可在100%額定電流和額定負(fù)荷下，測5P級或10P級保護(hù)用電流互感器的誤差，并在準(zhǔn)確限值系數(shù)（ALF）下，測其復(fù)合誤差。標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確限值系數(shù)為：5、10、15、20和30。裝置也可用來測試測量用電流互感器的儀表保安系數(shù)（FS）。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[1]規(guī)定，測量用電流互感器在保安系數(shù)（FS）下的復(fù)合誤差應(yīng)大于10%。標(biāo)準(zhǔn)保安系數(shù)為：5和10。

1.主要結(jié)構(gòu)

本裝置主要由兩部分組成：一是電源和標(biāo)準(zhǔn)互感器部分，以便測定被檢電流互感器的電流比、匝數(shù)和二次繞組電阻；二是測試和運(yùn)算部分，包括校驗(yàn)儀及其運(yùn)算軟件，可直接在電壓互感器狀態(tài)下測互感器的空載誤差及導(dǎo)納等有關(guān)參數(shù)。通過輸入的二次負(fù)荷容量及功率因數(shù)，由測得的互感器誤差及其相應(yīng)的參數(shù)，經(jīng)運(yùn)算后，直接顯示被檢電流互感器在額定負(fù)荷或?qū)嶋H負(fù)荷和100%In下的誤差和在nIn下的復(fù)合誤差，以及伏安特性數(shù)據(jù)，輸入電腦繪制完整的伏安特性曲線、復(fù)合誤差曲線、10%和5%倍數(shù)曲線。

2.額定電流下的誤差測定

2.1 工作原理

保護(hù)用電流互感器必需測定額定電流下的誤差，應(yīng)不超出相關(guān)規(guī)定的誤差限值。裝置采用“低壓外推法測電流互感器誤差”，通過0.05級電壓比例標(biāo)準(zhǔn)，先在高壓即外推點(diǎn)電壓Ut，相當(dāng)于200%～1500%In下，測外推點(diǎn)的空載誤差εt和導(dǎo)納Yt，據(jù)此算出比值差補(bǔ)償值Δf，如匝數(shù)正確即Δf≈0。然后在低壓U1n即100%In時的二次感應(yīng)電勢E2n下，測導(dǎo)納Y，直接算出并顯示在100%In和額定負(fù)荷或?qū)嶋H負(fù)荷下的誤差ε（其實(shí)部f為比值差，虛部δ為相位差）：

式中：

Z——二次負(fù)荷阻抗，復(fù)數(shù)；

Z2——電流互感器二次繞組即電壓互感器一次繞組內(nèi)阻抗，復(fù)數(shù)；

Y——電流互感器二次繞組即電壓互感器一次繞組勵磁導(dǎo)納，復(fù)數(shù)；

Δf——電流互感器即電壓互感器比值差補(bǔ)償值，復(fù)數(shù)實(shí)部。

裝置實(shí)際上是根據(jù)電流互感器國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的間接測保護(hù)用電流互感器復(fù)合誤差的方法，擴(kuò)展到測其在額定電流下的誤差，同時通過測試比值差補(bǔ)償值，來確定其二次繞組匝數(shù)是否正確。

2.2 檢定線路

保護(hù)用電流互感器現(xiàn)場檢定線路如圖1所示，CTx為被檢電流互感器。

圖1 保護(hù)用電流互感器現(xiàn)場檢定線路

2.3 誤差數(shù)據(jù)

現(xiàn)以500/5A變比的保護(hù)用電流互感器為例進(jìn)行實(shí)測，實(shí)測數(shù)據(jù)如表1所示，經(jīng)分析，所測誤差數(shù)據(jù)滿足相關(guān)規(guī)程要求。

表1 實(shí)測誤差數(shù)據(jù)

3.復(fù)合誤差和伏安特性的測定

3.1 工作原理

保護(hù)用電流互感器要在10～30倍額定電流下測復(fù)合誤差，直接測試是很難實(shí)現(xiàn)的，因此電流互感器國家標(biāo)準(zhǔn)[1]和國際IEC標(biāo)準(zhǔn)[2]都規(guī)定了采用間接方法即伏安法測復(fù)合誤差，即使這樣，間接測量法所需的電源容量可能也要2～10kVA或更大。這是因?yàn)殡娏骰ジ衅鞫问┘拥碾妷撼^拐點(diǎn)電勢[3]之后，隨著電壓的增加，勵磁電流劇增，即伏安特性曲線很陡的緣故。為了減小電源容量，本論文提出了相應(yīng)于VA特性超過拐點(diǎn)電勢部分（即拐點(diǎn)以后）曲線的函數(shù)：

圖2 外接電源測伏安特性測試線路

據(jù)此伏安特性只要測到拐點(diǎn)，就可由上述函數(shù)，推算出互感器在準(zhǔn)確限值系數(shù)ALF（以下用倍數(shù)n表示）為5～30或儀表保安系數(shù)FS（以下也用倍數(shù)n表示）為5～10下的復(fù)合誤差，并判斷其是否合格。這樣電源容量就能減小至原來的1/5～1/10，從而使保護(hù)用電流互感器的檢定（包括額定電流In下的誤差和nIn下的復(fù)合誤差）和測量用電流互感器儀表保安系數(shù)的測定（即測定nIn下的復(fù)合誤差），以及完整的伏安特性測試，不再需要大容量電源和大電流連接。

3.2 測試線路

測試線路如圖2所示，CTx為被檢電流互感器。

3.3 測試結(jié)果

以600/5A，5P20的保護(hù)用電流互感器為被試互感器，負(fù)荷：20VA，測得各項(xiàng)數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 外源測伏安特性數(shù)據(jù)

表3 復(fù)合誤差曲線數(shù)據(jù)

表4 10%倍數(shù)曲線數(shù)據(jù)

表5 5%倍數(shù)曲線數(shù)據(jù)

裝置根據(jù)上述表格數(shù)據(jù)能夠繪制伏安特性曲線、復(fù)合誤差曲線、10%倍數(shù)曲線和5%倍數(shù)曲線，通過比對可知10%倍數(shù)曲線和5%倍數(shù)曲線基本相同。

4.結(jié)語

本論文主要研究保護(hù)用電流互感器的現(xiàn)場檢定，該檢定裝置操作簡單、使用方便，既可用于實(shí)驗(yàn)室也可用于安裝現(xiàn)場。由于這類互感器在實(shí)驗(yàn)室較少，需要和電力部門合作，在有現(xiàn)場檢定工作時進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，但這類互感器不屬強(qiáng)制檢定產(chǎn)品，電力部門也不經(jīng)常進(jìn)行這方面試驗(yàn)，因此現(xiàn)場試驗(yàn)比較少，下一步作者會在工作中繼續(xù)研究，完善本文探討的檢定裝置。

[1]GB1208-2006《電流互感器》.

[2]IEC61850《變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)》.

[3]趙修民,趙屹濤,趙屹榕.電流互感器與電流比例標(biāo)準(zhǔn)[M].

[4]趙修民,趙屹濤.間接檢定電流互感器方法綜述[J].

常建芳（1979－），女，山西太原人，碩士研究生，中級工程師，現(xiàn)供職于山西省機(jī)電設(shè)計研究院。