電力變壓器試驗測量系統整體校準的開發與應用

張志濤+宋志龍+陳付英

摘 要：傳統的電力變壓器試驗測量系統的校準方法對電壓互感器、電流互感器、測量儀表分別進行校準。這種校準方法效率低下，不能反映測量系統的整體誤差。本文著重介紹了電力變壓器試驗測量系統整體校準方法的原理與設計、現場應用和測量數據分析，證明了整體校準方法可以真實反映綜合測量誤差。經過排查整改可以有效降低測量系統的誤差，從而提高測量數據的準確性。

關鍵詞：電力變壓器試驗測量系統；整體校準；綜合誤差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.161

0 引 言

電力變壓器試驗測量系統（以下簡稱“測量系統”）用來測量電力變壓器空載有功功率損耗、負載有功功率損耗等，由電流互感器、電壓互感器（分壓器）、測量儀表、誤差修正單元和連接電纜組成。2010年5月，某企業采用兩臺相同型號的測量系統對電力變壓器進行測試，但是測量后數據相差較大。于是用傳統校準法對測量系統中的電壓互感器、電流互感器、測量儀表分別進行校準，顯示校準結果都在誤差范圍之內。經過分析，在對電壓互感器、電流互感器和測量儀表進行分項校準時，只能單純顯示分項的誤差，忽略了中間連線的誤差，即得到的不是設備的整體誤差。由此，研究開發了一種整體校準的方法，能夠避免測量系統傳統校準方法的缺點和不足，真實反映測量系統的綜合誤差的校準方法。

1 原 理

對測量系統進行整體校準，用標準功率分析儀得到標準電壓、電流、有功功率等數據，被校功率分析儀得到被校電壓、電流、有功功率等數據，比較兩者得到的數據，經過計算得到綜合誤差的大小。具體原理為校準時，完全模擬在電力變壓器試驗中的工作狀態，用電壓源與升壓器生成與試驗電壓相符的校準電壓值，標準電壓互感器與被試電壓互感器的輸入端與升壓器的輸出端并聯取得的校準電壓，電流源與升流器生成與試驗電流相符的電流值，標準電流互感器、被校電流互感器的輸入端與升流器的輸出端串聯取得的校準電流，用標準功率分析儀顯示標準電壓、電流、有功功率等數據，用被校功率分析儀顯示被校系統電壓、電流、有功功率數據。控制電壓源升至需要校準的電壓為0.1-200kV，控制電流源升至需要校準的電流為0.1-2000A，控制電壓、電流之間的角度至功率因數值0.01-1滯后，用以控制功率因數，即可產生所需要的電壓、電流和所需要的功率因數；比較被校功率分析儀和標準功率分析儀電的電壓、電流、有功功率，經過計算即可得到測量系統綜合誤差的大小，達到測量系統整體校準的目的。測量原理圖為圖1所示。如果校準后誤差異常，也可利用排除法查找系統出現故障的位置，進而解決問題，減小測量誤差。

2 現場應用

2015年6月，某企業委托對其電力變壓器試驗測量系統進行校驗，確定設備測量誤差。本次測量采用整體校準的方法，接線按照原理圖圖1進行。

將標準電壓互感器、升壓器與被試電壓互感器一次并聯。將標準電流互感器、升流器與被試電流互感器串聯。將功率分析儀放置在被試電壓互感器、電流互感器較近的位置，接好一次、二次線將電壓、電流源、功率分析儀信號線連接到計算機。計算并調節電壓源至需要電壓，計算并調節電流源至需要電流，調節電壓電流的角度之所需要的功率因數。啟動電壓源、啟動電流源輸出，被試功率分析儀通信接口與計算機通信，直接在計算機上讀取兩個功率分析儀的數據，計算誤差。

3 測量系統整體校準試驗數據分析

試驗過程中，固定標準電壓互感器的數值為1kV，調節電流互感器的數值CT從小到大（5A-100A），讀取標準功率分析儀和被校功率分析儀中電壓U、電流I、功率P、功率因數cos的數值，即可得到測量系統綜合誤差的大小。試驗中，得出了功率因數分別為1、0.5、0.1、0.05時測量系統綜合誤差，選取功率因數為0.05時測試系統A相的綜合誤差為例進行數據分析。

由表1看出，電流、電壓誤差相差不大，但是功率誤差相差較大。當C=0.05，CT=5.0A，PT=1.0kV時，此時功率誤差百分數最大高達6.13%。功率誤差較大，建議對測量系統進行排查。

經過排查，確定誤差是由于測量系統中某一接觸器長期使用老化而接觸不良所致。更換接觸器后，繼續進行整體校準，測量更換接觸器后測量系統的功率誤差。同樣選取功率因數為0.05時更換接觸器后測試系統的A相綜合誤差為例進行數據比對。

從表2可以看出，更換交流接觸器后，當功率因數C=0.05時，功率誤差百分數為1.57%-2.90%。當C=0.05，CT=5.0A，PT=1.0kV時，此時功率誤差百分數為2.90%；更換接觸器前，功率誤差百分數為6.13%，下降111.4%。

可見用傳統校準法對測量系統中的電壓互感器、電流互感器、測量儀表分別進行校準不能反映出測量系統的綜合誤差。利用整體校準的方法，可以真實反映綜合測量誤差的大小，并經過排查整改可以有效降低測量系統的誤差，從而提高測量數據的準確性。

4 結束語

電力變壓器試驗測量系統整體校準方法能夠有效避免傳統校準方法的缺點和不足，是一種提高校準效率、能夠反映測量系統綜合誤差的校準方法。這種校準方法經過反復試驗、改進，已經基本成熟。相信在不久的將來，電力變壓器試驗測量系統整體校準方法會廣泛應用于廣大電力變壓器生產企業，從而帶動整個產業的發展。

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作者簡介：張志濤（1981-），男，高級工程師，研究方向：產品質量檢驗。endprint