互感器誤差及伏安特性測試儀電壓基本誤差的量值溯源

趙斯衎 林艷紅

摘 要：互感器誤差及伏安特性測試儀主要是對互感器的伏安特性進行試驗的專用儀器，是繼電保護測試和高壓絕緣測試的專業檢測儀器。此類儀器，各個廠家的名稱不同，參數不一，但是，基本誤差作為其基本參數，是此類儀器的標準配置。為此，本文從電磁計量專業出發，以電壓互感器基本誤差為例，對該部分功能進行校準分析，從而達到量值溯源的目的。

關鍵詞：互感器;基本誤差;量值溯源

中圖分類號：TM835文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0058-03

The Measurement Source of Transformer Error and Voltage

Ampere Characteristic Tester Basic Error of Voltage

ZHAO Sikan LIN Yanhong

（Fujian Institute of Metrology，Fuzhou Fujian 350003）

Abstract： The transformer error and volt ampere characteristic tester is a special instrument for testing the transformer's volt ampere characteristic. It is a professional instrument for relay protection test and high voltage insulation test. The name and parameters of this kind of instrument vary from manufacturer to manufacturer， but the basic error as its basic function is the standard configuration of this kind of instrument. Therefore， this paper started from the electromagnetic measurement specialty and took the basic error of the voltage transformer as an example to calibrate and analyze this part of functions， so as to achieve the purpose of traceability of the quantity value.

Keywords： mutual inductor;basic error;quantity traceability

1 研究背景

互感器伏安特性測試儀主要由調壓系統、變壓器、電壓和電流測量系統等部分組成，可以對電流互感器或電壓互感器的基本誤差、極性、變比、二次回路負載等參數進行檢測，是現場進行互感器交接試驗、預防性試驗的常規設備，在電力工程領域已得到廣泛運用。廠家不同，設備的名稱也不相同，如其也可叫作互感器綜合測試儀、互感器伏安特性測試儀、互感器誤差特性測試儀等。而基本誤差作為測試儀主要技術參數，數據結果的準確與否，直接影響著互感器伏安特性測試儀的優劣程度，也間接決定了互感器交接試驗、預防性試驗的準確性與可靠性。綜上所述，有必要制定一套規范的校準方法，解決此類儀器基本誤差的量值溯源問題。

2 電壓互感器基本誤差功能的校準

互感器誤差及伏安特性測試儀的基本誤差功能，主要是為了進行互感器的出廠試驗，通過對互感器基本誤差數據的判斷，得出所測互感器的優劣。因此，此類儀器該部分功能是否準確可靠，直接影響著互感器的出廠結果。對比各個廠家不同型號的互感器伏安特性測試儀，以測試儀的電壓互感器基本誤差測試功能為例，結合電磁專業計量中校準儀器的特點進行分析。

如圖1所示，用標準電壓互感器對被校測試儀的電壓基本誤差進行校準。由于此類儀器自身精度多為0.2級或0.5級，因此，其基本誤差測試結果應按《測量用電壓互感器檢定規程》（JJG 314—2010）中規定的修約間隔的整數倍進行修約[1]，如表1所示。然后對修約后的數據結果進行判定，電壓基本誤差結果不得超過表2所示限值。

3 校準結果的評定與分析

選用量程為（2 000～10 000） V/100 V的0.01級標準電壓互感器作為測量標準，建立測量模型，進行評定與分析。

比值差為：

式中：[f0]為測試儀所測量到的比值差;[fp]為標準電壓互感器在相應校準點的比值差;[fx]為測試儀的比值差。

相位差為：

式中：[δ0]為測試儀所測量到的相位差;[δp]為標準電壓互感器在相應校準點的相位差;[δx]為測試儀的相位差。

3.1 標準不確定度分量的評定

3.1.1 重復性引入的不確定度。用標準電壓互感器，在10 000V/100V檔、100%額定電壓點時，在重復條件下進行10次獨立測量，得到測量列（每次測量均重新接線），如表3、表4所示。

根據公式（3）可得比值差和相位差各額定電壓百分點的實驗標準差，結果分別如表5、表6所示。

式中，[S]為試驗標準差;[n]為測量次數;[ri]為第[i]次測量時的誤差;[r]為各次測量誤差的平均值。

3.1.2 標準器引入的不確定度。標準器引入的誤差不大于被校基本誤差限值的1/5，標準器引入的不確定度按均勻分布估計，如表7、表8所示。

3.1.3 負載響應能力引入的不確定度。當負載響應時被校儀器輸出信號的變化根據實際情況的合理性，確定為誤差限值的1/10，按正態分布估計分別如表9、表10所示。

3.1.4 上級標準的傳遞誤差引入的不確定度。使用0.002級雙級電壓互感器來檢定本次校準使用的標準器，傳遞誤差引入的不確定度按均勻分布估計為：[u4fx]=0.002%/[3]=0.001 2%，[u4δx]=0.069′/[3]=0.04′

3.1.5 被校儀器誤差修約引入的不確定度。0.5級電壓互感器比值差的修約間隔為0.05%，分散區間的半寬為0.025%;相位差的修約間隔為2′，分散區間的半寬為1′。誤差修約引入的不確定度按均勻分布估計為：[u5fx]=0.025%/[3]=0.014%，[u5δx]=1′/[3]=0.577′。

3.2 不確定度分量及合成標準不確定度的評定

比值差與相位差不確定度分量及合成標準不確定度評定結果見表11、表12示。

3.3 擴展不確定度

取包含因子[k]=2，則變比為10 000 V/100 V時，比值差和相位差各額定電壓百分點的擴展不確定度表示見表13。

4 結語

不同型號、不同名稱的互感器伏安特性測試儀作為繼電保護和高壓絕緣專業的專門檢測儀器，已在電力工程領域得到廣泛應用。此類儀器，各個廠家的名稱不同，參數不一，但是，互感器的基本誤差作為其基本參數，是此類儀器的標準配置。為此，本文從電磁計量專業出發，以電壓互感器的基本誤差進行校準分析，從而達到量值溯源的目的，為今后該類儀器的更新發展提供了技術依據。

參考文獻：

[1]國家質量監督檢驗檢疫總局.測量用電壓互感器檢定規程：JJG 314—2010[S].北京：中國計量出版社，2010.