一種新型便攜式互感器測試儀及其測試方法研究

張子菲　陳家賢

摘要：提出了一種便攜式互感器測試儀及其測試方法。這種便攜式互感器測試儀移動便捷，不需要單獨(dú)為測試儀提供外部電源，可單人操作，極大地方便了實(shí)驗(yàn)人員的現(xiàn)場測試作業(yè)，尤其是對于大量的10 kV線路測試工作，這款測試儀能極大地提高工作效率。

關(guān)鍵詞：互感器測試儀;便攜式;極性變比;阻抗;升流

0 引言

電流互感器（CT）是輸電、供電系統(tǒng)不可或缺的電氣組件，也是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其性能好壞會直接影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和繼電保護(hù)的正確動作。因此，在設(shè)備投產(chǎn)運(yùn)行前、大修后、繞組更換或更換變比等工作后，都必須對所有相關(guān)電流互感器進(jìn)行嚴(yán)格測試[1]。

對電流互感器的傳統(tǒng)測試一般使用干電池和指針式萬用表配合，從操作到數(shù)據(jù)處理需多人手動進(jìn)行，且需人工判斷，最后的測試必然存在精度差、效率低、安全性差和勞動強(qiáng)度大等問題。文獻(xiàn)[2]提出了基于單片機(jī)的電流互感器變比與伏安特性檢測設(shè)備;文獻(xiàn)[3]提出了一種便攜的互感器測試儀，但功能相對簡單，只能實(shí)現(xiàn)極性測量，且精度未提及。本文所述便攜式互感器測試儀是根據(jù)運(yùn)維人員現(xiàn)場需求設(shè)計(jì)的一款手持式互感器測試設(shè)備，使用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對測試結(jié)果進(jìn)行自動分析和測算，僅需單人操作即可自動測出互感器停電時(shí)二次回路的極性、通斷以及互感器變比，可以單獨(dú)測量互感器二次回路阻抗等參數(shù)，還可以作為交流電流源使用，結(jié)果準(zhǔn)確，方便可靠。尤其是在實(shí)際工作中，由于10 kV饋線數(shù)量多，測試10 kV饋線占了互感器測試的絕大部分，這款互感器測試儀可以極大地提高運(yùn)維人員的工作效率。

1 便攜式互感器測試儀

1.1 ? ?儀器硬件說明

便攜式互感器測試儀裝箱圖如圖1所示。

便攜式互感器測試儀的主機(jī)如圖2所示。

便攜式互感器測試儀的接線端和功能鍵如下：

（1）一次/阻抗測試信號輸出端K1（紅）、K2（黑）：連接到CT一次側(cè)或斷開的CT二次回路側(cè)，升流時(shí)作為電流輸出接口。

（2）二次測試信號輸入端K1（紅）、K2（黑）：二次電流信號輸入端（二次電流直接接入）。

（3）電流互感器輸入插孔：二次電流信號鉗形輸入。

（4）顯示屏：彩屏背光顯示。

（5）電源鍵：開/關(guān)主機(jī)工作電源。

（6）測試鍵：開始測試。

（7）選擇鍵：變比測試和阻抗測試時(shí)選擇1 A/5 A的互感器類型，升流測試時(shí)選擇輸出的電流值大小。

（8）功能鍵：切換變比/阻抗/升流功能測試。

（9）充電接口：在主機(jī)背面，外接充電適配器輸入。

（10）尺寸與重量：主機(jī)155 mm×90 mm×47 mm，主機(jī)（含電池）凈重約1.5 kg，裝箱凈重約3.5 kg。

1.2 ? ?測試儀特點(diǎn)

該新型便攜式互感器測試儀有以下特點(diǎn)：

（1）無須外接電源，內(nèi)置大容量充電鋰電池，甚至可作為交流電流源使用，輸出3～9 A的交流電源。

（2）可用于在電流互感器處于停電時(shí)的二次回路極性與通斷測試以及互感器（50：5～5 000：5）的變比測量計(jì)算。測極性變比時(shí)互感器二次既可以使用電流鉗取樣，也可以直接接入。

（3）可測試互感器二次回路電阻、電抗、阻抗（不超過10 Ω）、導(dǎo)納以及負(fù)荷等參數(shù)。

（4）依據(jù)自動測量值計(jì)算判斷，替代人工模擬指針?biāo)矔r(shí)擺動狀態(tài)，保證結(jié)果準(zhǔn)確性。

（5）采用高分辨率彩屏顯示測試結(jié)果，清晰直觀，不復(fù)位不清除結(jié)果。

2 技術(shù)指標(biāo)

該測試儀的開發(fā)是基于以下參比條件進(jìn)行的，且有一定的測量范圍和參比條件下的誤差極限。在實(shí)際使用中，受工作環(huán)境的影響，結(jié)果會有一定誤差。

（1）參比條件如表1所示。

（2）根據(jù)文獻(xiàn)[4]中對10 kV電流互感器的變比選擇，結(jié)合實(shí)際現(xiàn)場變壓器的容量，把這款測試儀的變比的測量范圍設(shè)置為表2所示參數(shù)。

極性通斷測試結(jié)果100%準(zhǔn)確無誤差。

（3）工作條件與注意事項(xiàng)。

1）電池：便攜式互感器測試儀配備1節(jié)4 800 mAh鋰電池。電池充滿后，主機(jī)可連續(xù)工作10 h。在正常測試時(shí)，可查看屏幕右上方的電池標(biāo)識，估算剩余電量。

2）儲存：測試儀應(yīng)儲存在0～40 ℃、相對濕度小于85%的環(huán)境中，且空氣中不應(yīng)有酸、堿及腐蝕性氣體。長期不用時(shí)，應(yīng)隔一段時(shí)間充電，保證主機(jī)電池有存電。

3 接線說明

接線前，開機(jī)界面上方顯示“變比”“阻抗”“升流”3種功能，按“功能”鍵切換3種測試，按“選擇”鍵選擇相對應(yīng)的互感器類型或輸出電流大小，再進(jìn)行相應(yīng)接線。

3.1 ? ?測極性/變比

文獻(xiàn)[5]介紹了幾種測量互感器變比及極性的方法，把相關(guān)方法應(yīng)用到該互感器測試儀中。該便攜式互感器測試儀默認(rèn)先進(jìn)行極性測試，再進(jìn)行變比測試。測極性變比時(shí)，將儀表一次/阻抗端接到電流互感器的一次P1、P2端，電流互感器的二次回路有兩種接法：

（1）如圖3所示，斷開二次回路，將線接到“二次直接接入”的接線柱上。

（2）如圖4所示，不用斷開二次回路，直接在回路導(dǎo)線上夾電流鉗，電流鉗方向從S1流向S2，再將電流鉗連接線接到表上的電流插孔處。

當(dāng)二次直接接入和鉗形接入同時(shí)有信號時(shí)，默認(rèn)取二者之間較大值。

3.2 ? ?測二次回路阻抗

如圖5所示，測阻抗時(shí)，將互感器二次回路斷開，二次回路連到一次/阻抗端，按下“功能”鍵，將界面切換至阻抗功能，最后按下“測試”按鍵即可。