電子式互感器的現場誤差試驗及問題分析

許靈潔，李航康，周 琦，張衛華

（浙江省電力公司電力科學研究院， 杭州 310014）

電子式互感器的現場誤差試驗及問題分析

許靈潔，李航康，周 琦，張衛華

（浙江省電力公司電力科學研究院， 杭州 310014）

電子式互感器是數字化變電站的重要設備之一，介紹了電子式互感器誤差試驗基本原理及試驗標準配置要求， 根據 500 kV 芝堰變、220 kV 云會變以及 110 kV 潯北變、新生變 4 座數字化變電站中各種電子式互感器現場誤差試驗中出現的問題，從設計、安裝、檢定、驗收等環節進行了分析并提出了相關的建議。

數字化；變電站；電子式；互感器；誤差

電子式互感器是由傳感元件和數據處理單元組成，電子式互感器傳感動態范圍大，頻帶響應寬，適應電能計量、保護數字化和自動化發展方向，已逐步成為傳統電磁式互感器的換代產品，其準確與否直接關系到計量的準確可靠和繼電保護等裝置的正確動作。

2009 年以來， 浙江電網先后投入運行的 6 座數字化變電站均采用了電子式互感器，為了保證電力系統的安全、經濟運行，除了需要在現場對電子式互感器進行絕緣性能考核外，還必須進行計量性能考核。

1 電子式互感器誤差試驗

電子式互感器誤差試驗一般采用直接測量比較法，圖1為電子式電流互感器的電流誤差和相位誤差試驗原理接線圖，圖2為電子式電壓互感器的電壓誤差和相位誤差試驗原理接線圖。

大電流母線型電流互感器可以采用等安匝法測量誤差。試驗時的一次電流根據標準電流互感器選用，一般為被校電流互感器額定一次電流的1/2～1/10， 試驗時一次 電流導線盡量均勻地繞在被校電流互感器一次電流傳感元件的外殼上。標準電流互感器的額定二次輸出電流乘上電流比，再乘上一次導線匝數，應等于被校電流互感器的額定一次電流。

2 電子式互感器誤差試驗標準

2.1 標準電流互感器或標準電壓互感器

在額定頻率和被校電流互感器被測量程范圍內，標準電流互感器應比被校電流互感器高3個準確度級別， 變差應不大于其誤差限值的 1/5，推薦選用額定二次電流為1 A的標準電流互感器。在對被校電流互感器的 5%及以下量程范圍內的校準點進行校準時，應選用額定一次電流的大小與校準點的測量電流大小相近的標準電流互感器作為標準。

圖1 電子式電流互感器誤差試驗接線

圖2 電子式電壓互感器誤差試驗接線

在額定頻率和被校電壓互感器被測量程范圍內，標準電壓互感器應比被校電壓互感器高3個準確度級別，變差應不大于其誤差限值的 1/5。當標準電壓互感器不具備上述條件時，可以選用比被校電壓互感器高2個級別的標準電壓互感器。在對被校電壓互感器的 20%以下量程范圍內的校準點進行校準時，當與被校電壓互感器同電壓等級的標準電壓互感器在 0～20%額定一次電壓的范圍內未經量值溯源時，應選用電壓等級與校準點測量電壓大小相近的標準電壓互感器。

標準信號轉換裝置將標準互感器的二次輸出轉換成電子式互感器校驗儀的標準輸入信號，它可以是電子式互感器校驗儀的一部分。由標準信號轉換裝置所引起的測量誤差應不大于被校電子式互感器誤差限值的 1/20， 有條件時， 應選用允許誤差在±0.01%以內的轉換裝置。 用作電流標準信號轉換裝置的采樣電阻溫度系數應不大于5 ppm/℃。 電壓標準信號轉換裝置宜選用感應分壓器， 且準確度等級不低于 0.005 級。

2.2 用于數字輸出的電子式互感器校驗儀

校驗儀的測量誤差不得超出表1給定的限值范圍，實際誤差曲線不得超出誤差限值連線所形成的折線范圍，其比值差和相位差示值分辨力應不低于 0.001%和 0.01′。

表1 電子式互感器校驗儀誤差限值

3 電子式互感器應用中存在的主要問題

3.1 設計問題

設計環節主要是保護和計量用電子式互感器共用交流采集單元后存在的問題。由于保護用互感器精度要求較測量和計量的低，使用工況也不同，只需在額定一次電流下考核其誤差，而計量和測量用 S 級電流互感器需考核在 1%與 5%額定一次電流時的誤差。

由于電子式互感器輸出放大器有一定的輸出范圍，如果按保護和計量共用輸出設計，就會使電子式電流互感器 5%以下額定一次電流輸出值不穩定，誤差也會忽正忽負，無法滿足計量要求。

現有電子式電流互感器基本上都難以達到GB 20840.8-2007《互感器第 8 部分：電子式電流互感器》中 S級電流互感器技術指標的要求，測量小電流時測量結果重復性差，標準偏差大，無法滿足電能計量和小電流測量要求。

3.2 工藝質量

制造環節主要存在傳感單元和交流采樣單元制造時生產工藝和互換性差的問題。當試驗或運行時傳感單元和交流采樣單元中某一個單元故障后，需要現場再次整體誤差調整才能滿足有關技術指標的要求。

出廠試驗質量不受控，試驗結果有效性差。各制造廠商對電子式互感器出廠整體誤差試驗把關不嚴，試驗標準量值溯源精度低，完全依靠試驗單位在現場對互感器產品進行誤差調整才能達到合格要求。

3.3 安裝、 檢定/校準環節

（1）安裝單位在電子式互感器安裝完畢后，在一次高壓側不進行逐相通流、加壓試驗，使得計量檢定部門在現場計量檢定時頻繁出現 A，B，C三相之間光纖差錯、接觸不良、二次回路斷線、合并單元無輸出信號、信號傳輸通道映射錯誤等問題。

（2）基建或安裝單位只向計量檢定部門委托關口計量用互感器進行現場計量檢定，對保護用互感器不委托進行計量檢定。電子式互感器現場計量檢定表明，幾乎所有電子式電流、電壓互感器都要進行現場誤差調試才能合格，特別是所有電子式 電 流 互 感器皆 達 不 到 GB 20840.8-2007《互感器第 8部分： 電子式電流互感器》中 S級電流互感器技術指標的要求。因此，對于電子式互感器，無論什么電壓等級，是用于計量還是保護，現場都應進行誤差檢測。

3.4 驗收環節

驗收環節目前存在的問題主要是缺少電子式互感器有關專家參與驗收工作，驗收時還未能做到以下2點。

（1）基建或安裝單位除了提供關口計量用互感器誤差試驗報告外，還應提供繼電保護用互感器試驗報告。

（2）應要求安裝單位在一次高壓側逐相進行通流、加壓試驗，以保證電流、電壓傳輸至后臺通道正確無誤。

3.5 其他問題

（1）電子式互感器產品的標準尚未規范化， 頻率響應、動態范圍、信噪比、波形畸變、穩定性的檢驗需有特殊規范。

（2）不同廠家之間的產品配套性差， 輸出接口沒有統一標準。 以 110 kV 新生變為例， 招投標時該變電站 20 kV 電流、 電壓傳感元件、 交流采樣單元和合并單元分開招標，選用不同廠家產品，供貨前未進行整體試驗，兩者之間信號不能有效聯通。

（3）設備的可靠性問題， 包括電磁兼容、 系統熱穩定性，以及電子元件的可靠性問題需進一步在工程應用中加以檢驗。

（4）國家相關計量檢定規程制定滯后， 運行維護職責劃分不明確。

4 意見和建議

（1）應推動制定國家相關計量檢定規程， 進一步完善數字化變電站驗收規范。目前，浙江省地方計量技術規范——《電子式互感器校準規范》已經完成編寫工作。

（2）進一步開展電子式互感器計量檢定裝備研究，建立有效的量值溯源體系，全面開展電子式互感器現場計量檢定/校準工作。

（3）研究建立電子式互感器全性能檢測實驗室，開展招投標前測試和入網檢測工作，提高電子式互感器的可靠性。

（4）加強試點變電站的運行維護管理和信息共享，對存在的問題積極加以研究和解決。

（5）在國家計量技術規范未制定前， 電子式互感器和數字式電能表無法得到相關部門的認可，暫不宜考慮用于有貿易結算點的變電站，但可在內部考核時試點應用電子式互感器與數字式電能表計量電量。

[1]劉 延 冰.電 子 式 互 感 器 原 理 、 技 術 及 應 用[M].北 京 ： 科學出版社，2009.

（本文編輯：楊 勇）

Filed Error Test of Electronic Transformer and Problem Analysis

XU Ling-jie，LIHang-kang，ZHOU Qi，ZHANGWei-hua
（Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China）

The electronic transformer is one of the key devices in digital substations.The paper expounds basic principles of error test of electronic transformer and requirements on test standards configuration.In according with problems occurred in the field error test of various electronic transformers in 500 kV Zhiyan substation，220 kV Yunhui substation， 110 kV Xunbei substation and Xinsheng substation，the paper analyzes the reasons in terms of design， installation， verification， acceptance and makes some relevant suggestions.

digital； substation； electronic； transformer； error

TM933

： B

： 1007-1881（2012）11-0005-03

2012-05-29

許靈潔（1970-）， 男， 浙江桐廬人， 高級技師， 主要從事高壓互感器和高壓儀器儀表的計量檢測工作。