電能表用電流互感器的外推法測試

山西省機電設計研究院　連慧峰

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電能表用電流互感器的外推法測試

山西省機電設計研究院連慧峰

針對傳統的比較測差法檢定電能表用電流互感器存在的弊端，本文提出了一種外推法檢定電能表用電流互感器的新方法，該方法的原理基于傳統比較測差法，在額定電流和額定負荷下測試被檢電流互感器誤差。通過測試被檢電流互感器二次繞組直流電阻和1%～120%以及200%～1000%額定電流下的勵磁導納，經過函數外推至1%～1000%額定電流下誤差，不僅不需要寬量限互感器校驗儀，標準器，負荷箱，即可方便測試被檢電流互感器的誤差，而且由外推法檢測推算出的誤差數據與傳統法的檢測的誤差數據相比，差值小，符合檢定規程，且算法簡單，設備小巧，檢測更方便。

電流互感器；傳統法；外推法；檢定；勵磁導納

0　引言

根據國家電網公司企業標準Q/GDW 11179.15-2014《電能表用元器件技術規范 第15部分 電流互感器》電能表用電流互感器需單獨檢定，而電能表用電流互感器需檢定1%～1000%下的誤差。傳統檢測法需要寬量限校驗儀和寬量限電流互感器標準，且對校驗儀的靈敏度要求很高，從而使得檢定工作比較復雜。由于電能表用互感器一般沒有補償或者只有匝數補償比值差，所以，可以采用外推法檢定。本文提出了一種在傳統檢測法基礎上，推算出幾倍甚至幾十倍額定電流下的誤差數據的檢測方法。

1　傳統檢定法

根據國家電網公司企業標準Q/GDW 11179.15-2014《電能表用元器件技術規范 第15部分 電流互感器》的電氣要求，電能表用電流互感器其額定一次電流為0.3～10A，二次電流為2mA～10mA，準確級從0.5～0.05級，其誤差檢定采用比較測差法原理。比較測差法檢定時，因互感器校驗儀工作量程一般為5A或1A，以5A/5mA被測試品為例，需采用一次電流為校驗儀供電，如圖1所示，而一次電流不是5A時，需專用的供電互感器來供電，其檢定線路如圖2所示。

1.1傳統檢定法線路

圖2 非5A/5mA電流互感器檢定線路

而其實際誤差為：

1.2　傳統檢定法的弊端

如式（2）所示，被測試電流互感器的實際誤差為：

由式（3）可以看出，互感器校驗儀顯示誤差比被檢互感器實際誤差小1000倍，對互感器校驗儀的靈敏度要求很高。同時當測1%和5%額定電流點的誤差時，差值電流小到幾，極易受外界電磁場干擾，導致測量不準確，再者，電能表用電流互感器需要測試2～10倍額定電流下誤差，這對傳統電流互感器校驗儀來說幾乎是不可能的，同時，被測電流互感器的實際誤差要經過折算才是最終的實際誤差，如果某一點的測量誤差測試不準確，其結果會擴大Kn倍。綜上所述，傳統比較測差法會導致測量不準確，尤其是1%和5%點的誤差，同時檢定工作較復雜，不適合電能表用互感器批量檢定或抽檢。

2　外推法檢測

2.1傳統法檢測被檢電流互感器的誤差

在二次負荷為R2和額定電流下，按傳統法檢測被檢電流互感器的誤差為：

由于電能表用電流互感器一般沒有補償或只有匝數補償比差值，且二次負荷為固定的純電阻，則被檢電流互感器的誤差可表示為：

R為被檢電流互感器二次繞組內阻；

Yn為額定二次感應電動勢下的二次勵磁導納。

同理可得額定電流的任意百分數下，被檢電流互感器的誤差可表示為：

式中Yi為額定二次感應電動勢的任意百分數下的二次勵磁導納。

由公式（5）和公式（6）推得：

則公式 （7）可寫為：

如果需要測200%額定電流下的互感器誤差，則：

由以上推理可知，利用外推法檢定電能表用電流互感器時，首先用傳統法測得額定電流下的互感器誤差fn和，再測得任意外推點的勵磁導納和二次繞組內阻，由公式 （7）可推出額定電流任意百分數下的誤差數據。

表1　5A/5mA電流互感器誤差數據

2.2實現線路

2.2.1測試額定電流和額定負荷下的互感器誤差線路（見圖1，圖2）

2.2.2測二次繞組直阻R2線路

圖3　二次繞組直阻R2測試線路

圖4 測被檢電流互感器二次勵磁導納線路

圖3中R0為限流電阻，N2為被檢電流互感器二次繞組，UR為二次繞組壓降，由圖3可知：

只要測試出UR即可得R2的數值大小。

2.2.3測被檢電流互感器二次勵磁導納線路

圖4中，T為調壓器，SY為升壓器，CTX為被檢電流互感器，N1為CTX一次繞組，N2為CTX二次繞組。測電流互感器二次勵磁導納時，將其一次繞組開路，工作電壓施加于二次繞組上，產生二次勵磁電流，輸入校驗儀的KD端鈕，校驗儀在測導納的量限下測得勵磁電流與工作電壓的比值，就是被測勵磁導納，即：

3　試驗數據

以0.2級的5A/5mA被檢電流互感器為例，其試驗數據如表1所示。

4　結論

本文提出了一種在傳統比較測差法檢定額定電流下電能表用電流互感器誤差的基礎上，外推出額定電流任意百分數下的互感器誤差，理論分析和實驗數據驗證表明，該外推法檢測電能表用電流互感器與傳統檢測法相比，誤差差值小，符合檢定規程，且無需寬量程互感器校驗儀和寬量程電流互感器標準，所需設備小巧，算法簡單，更方便對電能表用電流互感器進行批量檢定或抽檢。

［1］標準:Q/GDW 11179.15-2014電能表用元器件技術規范:第15部分:電流互感器［S］.

［2］標準:JJG313-2010測量用電流互感器［S］.

［3］專著:趙修民，趙屹濤等.［電流互感器與電流比例標準］.北京:中國電力出版社，2014，3.

［4］專著:趙修民.［測量用電流互感器］.北京:機械工業出版社，1986.

［5］期刊:趙修民，趙屹濤.［低壓外推法測定電流互感器誤差］.電測與儀表，1999（4）：22-23.

［6］專著:趙修民，趙屹濤.［互感器校驗儀］.太原 山西科學教育出版社，1996.

連慧峰（1975—），女，山西襄垣人，大學本科，工程師，長期從事互感器和電測設備的調試和檢測工作。