TR-II型三相組合電壓互感器溯源方式分析及

劉 罡1，李詩宇2，周 浩1，劉志同3，房 琛4

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國網遼寧省電力有限公司檢修分公司，遼寧 沈陽 110006；3.國網沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003；4.大連電力建筑工程公司，遼寧 大連 116021)

TR-II型三相組合電壓互感器為變壓比電橋檢定裝置的重要組成部分，可進行變壓比電橋的三相檢定，長期以來其溯源方式為每年送檢至中國計量科學研究院。該方式不僅需要花費大量的校準費用，更有長途運輸可能帶來的設備失準、損壞等隱患。近年來，隨著國網遼寧省電力有限公司計量中心工頻電壓比例標準裝置尤其是多盤感應分壓器應用技術的成熟，中心已具備在本地以多盤感應分壓器為標準器校準TR-II型三相組合電壓互感器的能力。本文以現有設備基礎，對其溯源方式進行分析并對測量結果進行評定。

1 儀器概況

TR-II型三相組合電壓互感器外觀如圖1所示。變比共有10、20、50、100共4個檔位。A、B、C、N和a、b、c、n分別為高壓側和低壓側的三相線和中性點。接線方式1和接線方式2組合產生Y/y0、Y/y6、D/d0、D/d6、Y/d11、Y/d5、D/y11、D/y58種接線方式。檢定變壓比電橋時，將本儀器A、B、C、N和a、b、c、n端子與被試電橋高壓側和低壓側三相對應連接。啟動被試電橋進行測量，即可讀出電橋的誤差[1]。該儀器準備度等級為0.01級，可檢定0.05級及以下變壓比電橋。

圖1 TR-II型三相組合電壓互感器外觀圖

2 原理分析

由于三相組合電壓互感器接線端子存在Y/d或D/y等接線方式，高壓側和低壓側的變比不為整數，故普通標準電壓互感器無法完成對其校準。而標準感應分壓器由于一次側和二次側變比可調節，故可采用以標準感應分壓器為標準器通過單相逐相校準的方法完成三相組合互感器溯源。以A相為例，溯源原理圖如圖2所示。升壓器輸出端、標準感應分壓器一次側、三相組合電壓互感器一次側并聯，升壓器A端子與標準感應分壓器一次高端、三相組合互感器A相相連，升壓器X端子與標準感應分壓器一次低端、三相組合互感器高壓中性點N相連，同時與地相連；誤差測量裝置的供電回路a、x由升壓器測量繞組a、x端子完成；誤差測量裝置的測差回路D、K通過標準感應分壓器、三相組合互感器二次側構成高端測差回路完成，標準感應分壓器二次高端與D相連，三相組合互感器二次側高端a相與K相連，標準感應分壓器二次側低端和三相組合互感器二次側低端相連，同時與地相連。根據三相組合互感器不同的接線方式調節標準感應分壓器7個盤的置數，即可完成不同變比和接線方式的校準[2]。

圖2 溯源原理圖

3 校準試驗

3.1 Y/y接線或D/d接線

高壓側和低壓側同為Y或D接線共有4種方式，即Y/y0、Y/y6、D/d0、D/d6。三相組合互感器變比的倒數等于標準感應分壓器的置數。其中Y/y6和D/d6接線時，由于向量圖中高壓側和低壓側反向，故實際試驗時需將三相組合互感器一次側(或二次側)反向接線，綜上分析，對變比為10、20、50、100時，調節標準感應分壓器不同置數，得到校準誤差如表1所示[3]。

表1 Y/y、D/d接線校準誤差值

3.2 D/y接線

表2 D/y接線校準誤差值

3.3 Y/d接線

表3 Y/d接線校準誤差值

4 不確定度評定

TR-II型三相組合電壓互感器溯源方法的本質是采用標準感應分壓器校準特殊變比的電壓互感器，其中A、B、C三相需分別采用單相校準方式校準。依據JJG 244—2003《感應分壓器檢定規程》和JJG 314—2010 《測量用電壓互感器檢定規程》[5-6]，從3方面對其進行不確定度評定：①主標準器引入；②測量誤差修約；③測量重復性引入。

4.1 主標準器引入

溯源采用的主標準器為工頻電壓比例標準裝置中的七盤標準感應分壓器，其不確定度評定由單盤感應分壓器得到，本文直接給出u1=0.27×10-6。

4.2 測量誤差修約

4.3 測量重復性

對表1、表2、表3中所有組別和變比分別按照單相進行10次獨立重復性測量，同時考慮比值誤差和相位誤差，共得到4×2×3×3×2=144組試驗標準偏差值s1—s144，取最大試驗標準偏差值smax為測量重復性引入的不確定度分量u3，則u3=smax=0.63×10-6。

5 合成標準不確定度和擴展不確定度

擴展不確定度由合成標準不確定度乘以包含因子k得到，本文取k=2，經計算，擴展不確定度U=k×uc=6.0×10-6，對應包含概率約為95%，表示測量結果有95%概率在擴展不確定度范圍內。

6 示值誤差的符合性評定

依據JJF1094—2002《測量儀器特性評定校準規范》中符合性評定的要求[8]，當最大允許誤差MPEV與擴展不確定度U95之比小于或等于1/3時，僅需考慮測量點的示值誤差不超過最大允許誤差，就可判為該計量器具符合該準確度等級的要求，不需要考慮示值誤差評定的測量不確定度對符合性評定的影響。本文中0.01級三相組合互感器MPEV=0.01%=1×10-4，U≈U95=6.0×10-6，故U95/MPEV=0.06<1/3，故判斷該三相組合互感器是否合格無需考慮校準結果不確定度影響，僅需判斷表1、表2、表3中各測點小于MPEV即可。上述3個表數據經逐一比較，測量結果均在MPEV范圍內，證明該三相組合互感器滿足準確度0.01級要求，可以開展0.05級及以下變壓比電橋的三相檢定工作。

7 結束語

本文對TR-II型三相組合互感器的溯源方式進行分析，對校準結果不確定度進行了評定，依據測量儀器特性評定要求對其符合性評定進行分析，評定結果之比小于1/3，僅需考慮最大允許誤差即可作為儀器合格與否的依據，簡化了評定流程。本文的溯源方法為變壓比電橋的其他主標準器的校準打下良好基礎。