泄漏電流對高壓計量箱誤差特性影響及分析

李 侶，熊勇強，鄧禮敏，王 浩，李 欣

（1.國網江西省電力有限公司電力科學研究院，江西 南昌 330096；2.國網江西省電力有限公司，江西 南昌 330077；3.國網江西省電力有限公司供電服務管理中心，江西 南昌 330096；4.網江西省電力有限公司上饒供電分公司，江西 上饒 33400）

0 引言

高壓計量箱具有接線方便、集成度高等優點，廣泛應用于高壓配電網電能計量中，是國家《計量法》規定的強制性檢定計量器具。長期以來，無論是三相高壓計量箱生產廠家還是各檢測機構都是在低壓下對其進行誤差檢測。近年來，JJG 1165—2019《三相組合互感器檢定規程》等相關技術規范要求高壓計量設備在運行狀態下檢測，當電流互感器一次繞組和二次繞組之間施加工作電壓時將產生泄漏電流，該泄漏電流流入測量回路導致電流互感器產生附加誤差，因此在進行高壓計量箱中電流互感器誤差校驗時需考慮和分析高壓泄漏電流對計量誤差的影響程度[1-3]。

1 電流互感器在高壓運行狀態下泄漏電流影響分析

由于工藝的原因，高壓電流互感器一、二次繞組之間不可避免存在分布電容和漏電抗ZC，當一次繞組處于工作電壓Ue時將產生電容電流Ix0、Ix1，此電容電流即泄漏電流，如圖1所示。

圖1 高壓狀態下泄漏電流產生原理

為了分析高壓計量箱中高壓漏電流對電流互感器誤差影響量，測試方法如圖2所示。測試時通過升壓設備提供100%的三相對稱額定電壓，同時施加在組合電壓互感器的高壓端子上，電壓互感器與電流互感器相連且電流互感器不通電流。分兩種情況進行測量：一種是從電流互感器的P1端施加高壓進行測量，另一種是從電流互感器的P2端施加高電壓進行測量。在高壓計量箱的施壓三相對稱額定電壓后，電流互感器二次繞組或多或少將有高壓漏電流流過，對電流互感器的準確度產生影響，特別是在1%額定電流時的誤差影響量最大。測量時將電流互感器的二次極性端接入校驗儀的K 端，二次非極性端接地并接入校驗儀的D端，這樣漏電流將作為差流輸入互感器校驗儀。同時通過升流器和互感器T0提供1%二次輸出額定電流給互感器校驗儀作為工作電流，電流的相位和電流互感器一次端施加的電壓的相位相同，這樣可以直接通過互感器校驗儀測出高壓漏電流對電流互感器在1%額定電流點的誤差影響量。

圖2 在高壓狀態下泄漏電流對電流互感器誤差影響測試方法

文中對國內4個主流廠家14臺高壓計量箱采用上述方法進行了測試研究，試驗數據如表1所示。

表1 高壓計量箱泄漏電流對電流互感器誤差影響試驗（1%額定電流）

從上述14臺高壓計量箱樣本試驗可以看出，高壓三相電壓加在電流互感器一次端子以后最大的比差影響量為-1.498%，角差最大影響量為45.6'。結果表明，高壓三相電壓所產生的高壓泄漏電流會對高壓計量箱中電流互感器準確度產生影響，而且有的廠家互感器的高壓漏電流在1%額定電流點所產生的誤差影響量已經大大超出了互感器的誤差限值。因此，高壓計量箱應該在模擬實際運行狀態下開展檢定工作，這樣才能真實反映高壓計量箱的實際運行性能。同時高壓電流互感器應在規程、規范或標準中增加高壓泄漏的試驗項目和要求。

2 防高壓漏電流影響的高壓標準電流互感器研究

由以上分析可知，一次高壓泄漏電流對測量電流互感器的誤差影響的原因主要有以下兩個方面：首先是高壓泄漏電流直接流入二次繞組，并與二次繞組中的正常電流進行疊加，從而使得高壓標準電流互感器的誤差受到影響；其次是高壓泄漏電流路徑會流過高壓標準電流互感器一次繞組，這些泄漏電流將被感應到二次繞組，使得高壓標準電流互感器準確度受到影響。

為了解決高壓泄漏電流給電流互感器檢定帶來的影響，文中提出一種防高壓泄漏電流影響的高壓標準電流互感器，并成功研制了樣機，其結構原理如圖3所示。此標準電流互感器能有效減小高壓泄漏電流在高壓狀態下檢定電流互感器所帶來的影響。主要從以下兩個方面改進設計：第一個措施是在一次繞組、二次繞組和鐵芯之間增加接地屏蔽層，這樣高壓標準電流互感器的泄漏電流經屏蔽層直接流入大地，避免了泄漏電流直接流入二次繞組給高壓標準電流互感器的準確度帶來影響；第二個措施，為了消除漏電容電流Ix0通過一次繞組而感應到二次繞組給高壓標準電流互感器準確度帶來的影響，在屏蔽層增加一個補償繞組然后接地。

圖3 防高壓泄漏電流影響的高壓標準電流互感器結構簡圖

文中根據IEC 61869-4：2013提供的泄漏電流測量方法，分別采取改進設計前后的帶升流器的高壓標準電流互感器樣品，進行了泄漏電流的測試，如圖4所示，其測試結果如表2、表3所示。

圖4 高壓標準電流互感器樣品泄漏電流測試

表2 額定電壓下泄漏電流對高壓標準電流互感器準確度影響測試（改進設計前）

表3 額定電壓下泄漏電流對高壓標準電流互感器準確度影響測試（改進設計后）

從表2和表3測試數據對比，可以看出通過在高壓標準電流互感器中增加屏蔽層和補償繞組的改進設計，反映在二次側的泄漏電流減小了98%以上，基本消除了高壓漏電流對高壓標準電流互感器準確度的影響，保證了在高壓狀態下進行檢定能得到被檢互感器的真實誤差。

3 結語

文中通過理論和試驗測試相結合的方式分析了泄漏電流對電流互感器誤差的影響，得到以下結論：

1）由于單相法檢定三相高壓計量箱誤差無法真實反映高壓三相高壓計量箱實際工作時的誤差特性，建議高壓計量箱檢定采用三相法檢定；

2）經測試，發現有些高壓計量箱檢定標準電流互感器本身屏蔽措施不到位，在施加額定電壓下，泄漏電流大，造成檢定不準確；

3）泄漏電流對電流互感器誤差的影響主要集中體現在20%In以下，而隨著電流互感器一次電流的逐漸增大，影響逐漸變小到可忽略不計，所以在選擇高壓計量箱型號時應避開實際工作電流工作在20%In以下；

4）通過屏蔽和補償的措施，文中研制的高壓標準電流互感器泄漏電流可減小98%以上，基本消除了高壓漏電流對高壓標準電流互感器準確度的影響，保證了在高壓狀態下進行檢定能得到被檢互感器的真實誤差。