互感器檢定標準的分析與探討

張杰梁+林勇+趙斯衎+董小龍

摘 要：本文在分析二次負荷的技術(shù)要求、電流互感器的退磁問題、檢定結(jié)果的修約、運行變差和磁飽和裕度的基礎(chǔ)上，提出采用不同標準檢定帶來的問題，并從運行變差、電流互感器磁飽和裕度的測量、試驗條件和設(shè)備、試驗人員等方面的量值溯源等方面提出JJG 1021存在的問題，并在此基礎(chǔ)上對解決方法進行探討。

關(guān)鍵詞：互感器；檢定標準；運行變差；磁飽和裕度

1 引言

早期，電力互感器的檢定一直采用JJG 313和JJG 314兩個規(guī)程。考慮到發(fā)電廠和變電站現(xiàn)場的電力互感器多數(shù)是高壓電流、電壓互感器，屬于安裝式設(shè)備，大多數(shù)情況下不能拆離現(xiàn)場，只能在現(xiàn)場檢定。此外，JJG 313和JJG 314未考慮現(xiàn)場使用中存在的附加誤差。故國家質(zhì)檢總局在2007發(fā)布、實施了互感器新規(guī)程JJG 1021。JJG 1021的實施給安裝在6kV及以上電力系統(tǒng)中CPT的檢定提供了技術(shù)依據(jù)，而“10年的檢定周期”實際上也更能節(jié)約成本，利于節(jié)能降耗。雖然JJG 1021的實施具備以上優(yōu)點，但從目前國內(nèi)采用情況來看，鮮有檢定機構(gòu)根據(jù)JJG 1021建立計量標準，其主要原因除了檢定工作量增加外，還存在一系列關(guān)鍵技術(shù)問題未解決，如磁飽和裕度試驗設(shè)備的合理配備和有效溯源、部分運行變差難以操作和實現(xiàn)等[1-3]。

本文在分析二次負荷技術(shù)要求等基礎(chǔ)上，從運行變差、電流互感器磁飽和裕度的測量等方面提出JJG 1021存在的問題，并在此基礎(chǔ)上對解決方法進行探討。

2 二次負荷的技術(shù)要求

關(guān)于二次負荷，JJG 313、JJG 314的技術(shù)要求是：在額定電壓或電流20%～120%，環(huán)境溫度為（20±5）℃時，有功分量和無功分量不得超過±3%。JJG 1021主要針對現(xiàn)場電流互感器的檢定，其參考氣溫為-25℃～55℃，此時要保證負荷箱的最大相對誤差達到±3%級就比較困難。因此該規(guī)程將負荷箱在80%～120%范圍內(nèi)的有功和無功分量相對誤差規(guī)定為不超過±6%，在其他有規(guī)定的電流百分數(shù)下，不超過±9%。JJG 1021在范圍中指出，6kV以下電力系統(tǒng)中使用的電力互感器，如果不移除現(xiàn)場，也參照本規(guī)程檢定。這意味著6kV以下電力系統(tǒng)中使用的電流互感器既可采用JJG 1021檢定，也可采用JJG 313 檢定。而根據(jù)文獻[1]，±3%的電流負荷誤差可能帶來±6%的檢定誤差，故采用基于JJG 1021的檢定裝置和JJG 313的檢定裝置，因其采用的負荷箱最大允許誤差不同，其檢定結(jié)果可能會有較大的差異，影響了測量結(jié)果的一致性，甚至影響到檢定結(jié)果的合格與否[4]。

3 電流互感器的退磁問題

交流磁化曲線（見圖1），也稱為磁滯回線。當磁化電流沿H軸的正方向變化時，磁感強度B沿著磁滯回線右邊的一支變化；H到達最大磁化強度HC后，B也到達最大磁感強度。根據(jù)JJG1021對剩磁誤差的試驗要求，試驗時從被試電流互感器的二次繞組通入相當于額定二次電流10%～15%的直流電流充磁。持續(xù)時間不少于2s。然后測量誤差。此誤差與退磁狀態(tài)下測得誤差比較，取誤差變化量的絕對值作為剩磁影響的測量結(jié)果。當測量結(jié)果大于基本誤差限值的1/3時，即可判定電流互感器不合格。而JJG 313只把退磁作為電流互感器誤差檢定前的一個檢定項目，對退磁前后的誤差變化量不作要求。也就是說，采用不同的檢定規(guī)程，將有可能出現(xiàn)兩種不同的檢定結(jié)果。

4 關(guān)于檢定結(jié)果的修約

根據(jù)JJG 1021，檢定準確級別0.1級和0.2級的互感器，檢定時讀取的比值差保留到0.001%， 相位差保留到0.01'；檢定準確級別0.5級和1級的互感器，讀取的比值差保留到0.01%， 相位差保留到0.1'。這是因為現(xiàn)在普遍使用的互感器校驗儀，其分辨力都可以達到比值差0.001%， 相位差0.01'，因此讀取的數(shù)據(jù)對檢定結(jié)果的影響可以用0.1級互感器為例分析，0.1級互感器的基本誤差限值為0.1%和5'，檢驗時讀取的比值差保留到0.001%， 相位差保留到0.01'，記錄得到的數(shù)據(jù)細化到一個修約單位的1/10，檢定結(jié)果落在在誤差合格與不合格的臨界點的概率比原來的修約方法更小，誤判的可能性也減小了。就工作量而言，多使用一位有效數(shù)字比進行數(shù)據(jù)修約處理要簡單。關(guān)于檢定結(jié)果的修約，JJG 313對0.1級和0.2級互感器的比值差修約間隔分別為0.01%和0.02%，而相位差則分別保留到0.5'和1'。此時，當0.2級電流互感器的比值差測量數(shù)據(jù)為0.210%時，依據(jù)JJG 1027可判定為不合格，而根據(jù)JJG 313進行修約后的結(jié)果則為合格。

5 關(guān)于運行變差和磁飽和裕度

與JJG 313、JJG314相比，JJG 1021在檢定項目中增加了影響因素單獨作用下互感器的變差，包括周圍電氣設(shè)備造成的電磁干擾，電網(wǎng)運行時過電壓過電流，氣候條件（包括環(huán)境溫度、濕度、日照、污穢等）等變化引起的計量誤差，此外對電流互感器又增加了磁飽和裕度的試驗。從規(guī)范的嚴謹性來看，JJG1021對互感器的要求是最高的，也是最完善的。但從執(zhí)行性來看，就顯得不夠經(jīng)濟合理。一是變差試驗浪費大量的人力物力，給JJG1021的建標帶來大量的成本；二是從量值的溯源性來看，有以下兩點值得商榷：（1）采用傳統(tǒng)測差法進行磁飽和裕度試驗時，檢定裝置中標準電流互感器、電流負載箱、互感器校驗儀一般無法過載到120%～200%額定電流，這就需要對電流負荷箱進行并聯(lián)處理、對校驗儀進行換流處理等，給試驗帶來一定的難度。（2）磁飽和裕度的另一種試驗裝置是基于間接測量法，如負荷外推法、低壓外推法、互易法等，該類方法的優(yōu)點是測量方法簡單，但除負荷外推法外，其他方法均未列入國家規(guī)程規(guī)范推薦范疇，主要原因是數(shù)學模型尚未公開，量值溯源方法未確定；基于負荷外推法的試驗裝置雖國家規(guī)程有推薦，但其溯源方法尚存在爭議，還需有相應(yīng)的國家規(guī)程規(guī)范進行約束，以便利于該類儀器的推廣[5]。

6 對JJG 1021的幾點建議

從規(guī)范的嚴謹性來看，JJG1021對互感器的要求是最高的，也是最完善的。但從執(zhí)行性來看，就顯得不夠經(jīng)濟合理。一是變差試驗浪費大量的人力物力，給JJG1021的建標帶來大量的成本；二是從量值的溯源性來看，還存在一些不足。建議將JJG 1021部分變差寫入電力互感器形式評價大綱，這樣有利于節(jié)約成本。關(guān)于磁飽和裕度，建議采用間接法，省去最高標準量值溯源帶來的難度。

參考文獻

[1]JJG 1021-2007 電力互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2007.

[2]JJG 313-2010 測量用電流互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2010.

[3]JJG 314-2010 測量用電壓互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2010.

[4]趙修民.在互感器檢定中負載誤差所造成的檢定誤差[J].互感器通訊，1993（4）：1-5，22.

[5]張杰梁.電流互感器磁飽和裕度及其試驗裝置的探討[J].電測與儀表，2014（15）.

作者簡介：張杰梁（1981-），男，工程師，碩士，國家一級注冊計量師，主要從事電磁計量測試技術(shù)的研究。endprint