基于電流互感器負荷誤差外推法的校驗技術研究

楊伊璇

（廣東電網有限責任公司教育培訓評價中心（廣東省電力工業職業技術學校），廣東 廣州 510520）

基于電流互感器負荷誤差外推法的校驗技術研究

楊伊璇

（廣東電網有限責任公司教育培訓評價中心（廣東省電力工業職業技術學校），廣東 廣州 510520）

針對電流互感器測試問題，文章對傳統的比較測差法進行對比，提出了負荷誤差外推法，電流互感器負荷誤差外推法是將被檢測的電流互感器與標準電流互感器在小電流的條件下進行誤差測量比較，測得誤差。文章闡述了電流互感器負荷誤差外推法原理、誤差測試的過程以及與傳統比較法對比負荷誤差外推法的優勢。

電流互感器；傳統比較測差法；負荷誤差外推法；測試

通常情況下，電力系統常采用傳統的比較測差法來測試電流互感器，此時各部分的儀器都是獨立的，溯源比較方便，但是儀器的重量及體積都較大，導致室外測試困難。而負荷誤差外推法所使用的檢測設備簡單，無需大電流導線及負荷箱，接線以及測試均較為簡便。本文簡述電流互感器負荷誤差外推法原理、誤差測試的過程，與傳統的測試方法進行對比，體現負荷誤差外推法的諸多優勢。

1 傳統檢定技術概述

傳統檢定技術采用的是比較測差法，主要是對電流互感器、電流負載箱及檢驗儀等組成測試臺的每一部分進行檢測，將電流互感器檢測結果與標準電流互感器測量結果進行比較，從而得知被檢測互感器的誤差大小。傳統的電流互感檢測方法應用的前提條件較高，首先提供電源的設備需能夠產生大電流。由于額定一次電流在不斷變大，能夠產生大電流的電源設備的容量也隨著電流及回路阻抗不斷增大，當一次電流超過2 000 A的時候，電源設備能夠有幾十千伏安的容量，此時的設備缺點突出，龐大的體積以及超大的重量使得大電流接線困難，并且為工作人員帶來諸多不便，檢測人員的工作強度大，需要檢測的設備隨著體積的增大檢測難度也隨之升高，不能夠確保檢測所需的大電流要求，大電流互感器的現場檢測將會難以實現。

當采用比較測差法檢測時，互感器校驗儀工作量程通常是5 A或1 A，以5 A/5 mA被測試品為例，校驗儀必須使用一次電流來供電，當一次電流不是5 A時，就需要使用專用的供電互感器來供電。

2 電流互感器負荷誤差外推法原理

本文提出負荷誤差外推法用于電流互感器檢測，其測試的原理：第一步是加載一次電流的5%，20%，使用誤差外推法檢測電流互感器在一次電流為5%，20%時的實際誤差，其次在5%測量點的條件下對20%測量點進行仿真，測量其誤差并與測量點為20%時的實際誤差進行比較，從而將誤差的大小計算出來，再通過5%，20%測量點對測量點為100%或是其他的測量點進行仿真，測出相應的誤差。誤差外推法的接線與傳統測量方法的接線一致，在得到5%，20%的誤差檢定的數據之后，應用負荷外推的方式僅僅改變負載大小為100%，120%的數據，數據真實可靠。若電源與電流設備達不到對電流互感器進行誤差測試要求時，通過進行小電流低電流外推法檢定大電流互感器誤差。相比傳統的檢測方法，電流互感器負荷誤差外推法是將被試的電流互感器與標準電流互感器在小電流的條件下進行誤差測量比較，減小了設備的容量、體積以及重量，使得現場測量電流互感器誤差較為容易。

3 基于電流互感器負荷誤差外推法的校驗技術

3.1 測試原理

基于電流互感器的誤差理論，當電源以及電流設備不能夠滿足要求對電流互感器進行誤差測試，而又能測量小電流的時候，通過檢測互感器的二次繞組內阻抗Z2、空載誤差、互感器各種電流及外帶阻抗下的激磁導納，計算出此類互感器的實際誤差。

當被檢互感器無非線性補償時，電流互感器在大電流點（n%點）及外負荷Z（額定負荷ZB，下限負荷Zb和實際運行負荷Zl）下的復數誤差ε（n，Z）為匝數補償量εw、容性誤差-YcZ和勵磁誤差-（Z2+Z）Ym（n，z）的復數和，即：

電流互感器在低電流外推起點（n0%點）及負荷為0 VA時，空載誤差ε（n0, 0）為：

將式（1）與式（2）相減，導出了該法的數學模型:

式中，εw為匝數補償量；Z2為二次繞組內阻抗；Z為互感器所帶負荷阻抗；Z2+Z為二次總阻抗；Yc為二次寄生電容導納。

當電流互感器二次負荷變化時，二次電勢也會改變，鐵芯磁通和勵磁誤差也會改變，所以二次負荷和誤差變化屬于非線性的關系。通常情況下，如果要進行負荷誤差換算，其前提條件是磁通保持不變。而當電流互感器二次負荷的功率因數變化的時候，二次感應電勢保持不變，此時就可以進行負荷誤差換算。電流互感器負荷外推法理論基礎是電流互感器的T型等效電路。圖1為實際等效電路。通過分析等效電路得到，二次分布電容的作用相當于在二次負荷兩端并聯一只導納值為Yc的電容器。

圖1 考慮二次繞組分布電容Yc的電流互感器等效電路

3.2 測試過程

測試原理中所述的電流互感器的誤差測試原理，通過測量互感器的二次繞組內阻抗Z2、空載誤差以及互感器各種電流及外帶阻抗下的激磁導納，再經過計算機根據互感器誤差理論得出此類互感器的實際誤差。通過引進新型的設備裝置HEA-W型便攜式全新智能化檢測裝置，來更好地應用低電流外推法進行電流互感器的誤差測試。與傳統的誤差測試方法相比，該裝置應用的是低電流外推法，其工作原理是測量出所測電流互感器的參數，通過內置系統裝置來進行大電流下電流互感器誤差值的計算。電流互感器負荷誤差外推法的測試過程共有4個步驟：二次繞組直阻測試、退磁、兩2個外推點電流誤差測試和激磁導納測試。圖2為測試系統以及在現場大變比電流互感器測試過程的接線。

3.3 測量裝置的標準量值傳遞

負荷誤差外推法檢測現場大電流互感器校驗裝置的測量原理是：在低電流比例標準的條件下，通過比較法將測試的互感器在低電流下的空載誤差測出來；測量二次繞組內阻抗與二次導納，從而計算出空載勵磁誤差以及負荷誤差的增量，通過外推法得到所檢測的互感器在大電流下的誤差。檢測的裝置包含兩種，分別為低電流比例標準HL-450以及HEA-W多功能互感器校驗儀，所以就需要對低電流比例標準HL-450以及HEA-W多功能互感器校驗儀進行傳遞測試。

圖2 負荷誤差外推法試驗接線

3.4 現場電流互感器的誤差比對

通過對不同的電流互感器測試結果進行比較來確保負荷誤差外推法的準確率。第一種是測試誤差的裝置系統，其為負荷誤差外推法裝置系統，另外一種測試裝置是傳統的等安匝直接比較法裝置系統，電流互感器負荷誤差外推法通過在小電流的條件下對比被試的電流互感器與標準電流互感器的誤差測量結果，減小了設備的容量、體積以及重量，使得現場測量電流互感器誤差較為容易。

4 結語

本文介紹了電流互感器負荷誤差外推法原理、誤差測試的過程，通過與傳統的測試方法進行對比，突出了負荷誤差外推法較傳統比較法設備容量小、體積小以及重量小的優勢，不但確保了誤差測量準確性，與此同時也使現場測量電流互感器的誤差變得方便。

[1]國家質量監督檢驗檢疫總局.測量用電流互感器（JJG313—2010）[S].中華人民共和國國家計量檢定規程，2010.

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

Research on calibration technology of current transformer based on load error extrapolation

Yang Yixuan
（Education and Evaluation Center of Guangdong Grid Limited Company（Guangdong Province Electric Power Industry Occupation Technical School）, Guangzhou 510520, China）

Aiming at the problems of current transformer test, this paper compared the traditional differential comparison method, put forward the load error extrapolation method, which is comparing the current transformer detected with standard electric current transformer under the condition of small current, to get the error measurement. This paper expounds the current transformer load extrapolation error principle, process of error test and load extrapolation error advantages over traditional comparison method.

current transformer; traditional comparative difference measuring method; load extrapolation error; testing

楊伊璇（1988— ），女，甘肅蘭州，本科，助理講師；研究方向：電力營銷。