互感器誤差及伏安特性測試儀電流基本誤差的量值溯源

趙斯衎，董小龍

（福建省計量科學研究院，福建 福州 350003）

互感器伏安特性測試儀以及不同名稱的同類儀器，如互感器綜合測試儀、互感器伏安特性測試儀、互感器誤差特性測試儀等，主要由調壓系統(tǒng)、變壓器、電壓和電流測量系統(tǒng)等部分組成，可以對電流互感器或電壓互感器進行基本誤差、極性判別、變比檢查、二次回路負載等參數進行檢測，是現場進行互感器交接試驗、預防性試驗的常規(guī)設備，在電力工程領域已得到廣泛運用?；菊`差測試是此類儀器的基本功能，其測試結果的準確與否，直接影響著互感器伏安特性測試儀的優(yōu)劣程度，也間接決定了互感器交接試驗、預防性試驗是否準確與可靠。

1 電流互感器基本誤差功能的校準

互感器誤差及伏安特性測試儀的基本誤差功能，主要是為了進行互感器的出廠試驗，通過對互感器基本誤差數據的判斷，得出所測互感器的優(yōu)劣。此類儀器該部分功能，是否準確可靠，直接影響著互感器的出廠結果。文章通過對比不同型號的互感器伏安特性測試儀，以電流互感器基本誤差功能，結合電磁專業(yè)計量中校準儀器的特點進行分析。

電流互感器基本誤差校準接線如圖1所示。用標準電流互感器對被校測試儀的電流基本誤差進行校準。由于此類儀器自身精度多為0.2級（0.2S級）或0.5級（0.5S級），因此其基本誤差測試結果應按《測量用電流互感器檢定規(guī)程》（JJG 313—2010）中規(guī)定的修約間隔的整數倍進行修約，并判定修約后的數據結果，電流基本誤差結果不得超過對應的限值[1-2]。此外，電流互感器基本誤差的顯示結果，也應能準確地判斷電流互感器的極性，并且所顯示的電流變比，變比測量誤差以相對誤差表示，變比測量的最大允許誤差不超過±0.5%。基本誤差修約間隔如表1所示，0.5級和0.2級電流互感器基本誤差限值如表2所示，0.5S級和0.2S級電流互感器基本誤差限值如表3所示。

2 校準結果的評定與分析

選用量程：（5～5000）A/5A，額定負荷5VA，功率因數1.0，0.01級的標準電流互感器作為標準，測量模型分為比值差和相位差進行評定與分析。

比值差：

式中：f0為測試儀所測量到的比值差；fp為標準電 流互感器在相應校準點的比值差；fx為測試儀的比值差。

表1 基本誤差修約間隔

表2 0.5級和0.2級電流互感器基本誤差限值

表3 0.5S級和0.2S級電流互感器基本誤差限值

相位差：

式中：δ0為測試儀所測量到的相位差；δp為標準電流互感器在相應校準點的相位差；δx為測試儀的相位差。

2.1 標準不確定度分量的評定

（1）重復性引入的不確定度。用標準電流互感器，在500A/5A檔、額定電流為1%、5%、20%、100%、120%時，在重復條件下進行10次獨立測量得到測量列（每次測量均重新接線），如表4、表5所示。校樣品比值差的修約間隔為0.05%，分散區(qū)間的半寬為0.025%；相位差的修約間隔為2′，分散區(qū)間的半寬為1′。誤差修約引入的不確定度按均勻分布估計：

表4 比值差數據 單位：%

表5 相位差數據 單位：′

根據如下公式：

可得比值差和相位差各額定電流百分點的實驗標準差分別如表6、表7所示。

表6 比值差數據 單位：%

表7 相位差數據

（2）標準器引入的不確定度。標準器引入的誤差不大于被校基本誤差限值的1/5，并按均勻分布進行估計，比值差和相位差各額定電流百分點的不確定度分量分別如表8、表9所示。

（3）負載響應能力引入的不確定度。當負載響應時電流互感器現場校驗儀輸出信號的變化根據實際情況的合理性，確定為誤差限值的1/10，按正態(tài)分布進行估計，比值差和相位差各額定電流百分點的不確定度分量分別如表10、表11所示。

（4）被校樣品誤差修約引入的不確定度。0.5級被

表8 比值差數據 單位：%

表9 相位差數據

表10 比值差數據 單位：%

表11 相位差數據

2.2 不確定度分量一覽表

比值差和相位差各額定電流百分點的不確定度分量分別如表12、表13所示。

表12 比值差數據 單位：%

表13 相位差數據 單位：′

2.3 擴展不確定度

取包含因子k=2，則在變比（5～5000）A/5A時，被校測試儀的比值差和相位差各額定電流百分點的擴展不確定度可表示如下：

比值差。1%額定電流：U=0.25%，k=2；5%～120%額定電流：U=0.13%，k=2。

相位差。1%額定電流：U=9.7′，k=2；5%～120%額定電流：U=5.0′，k=2。

3 結束語

互感器伏安特性測試儀及其同類儀器作為繼電保護和高壓絕緣專業(yè)的專門檢測儀器，已在電力工程領域得到廣泛應用。對此類儀器電流互感器基本誤差進行校準分析，達到了量值溯源的目的，為今后此類儀器的更新換代提供了技術依據。