一種電流互感器誤差現場檢定裝置

黃 青

(山西省機電設計研究院有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

電流互感器是發電廠、變電所等輸電、供電系統中不可缺少的一種電器；在實驗室，標準電流互感器與標準電流表、標準功率表、標準電度表配合使用，可以檢定低標準、低準確度的電流表、功率表和電度表[1]。全自動電流互感器誤差測試臺等設備檢定被檢電流互感器誤差大部分采用電流比較測差法，也就是檢定被檢電流互感器誤差時，被檢電流互感器二次負荷由電流負荷箱提供，升流器給被檢電流互感器、標準電流互感器提供一次電流，將二者的二次差流輸入校驗儀，而后由校驗儀測出被檢電流互感器相對于標準電流互感器的誤差[2]。采用這種電流互感器誤差檢定方法，需要現場有大電流電源設備、一次電流導線、相同電流比的標準電流互感器和電流負荷箱。當一次電流高于1 000 A時，需要的電源設備容量高達數十千伏安，體積龐大，且大電流導線線徑太粗，接線有困難，在現場檢定電流互感器誤差時極不方便。

在互感器二次壓降測導納即測誤差的基礎上[3]，進一步發展并提出“低壓外推法測電流互感器誤差”，該檢定裝置由微機式校驗儀和相應的軟硬件組成，無需大電流電源設備、無需相同電流比的標準電流互感器和電流負荷箱就可以現場檢定電流互感器誤差，從而使現場電流互感器誤差的檢定變得方便快捷，也不需要其他輔助設備，簡化了檢定流程和諸多輔助工作。此裝置體積小、重量輕，擴大了電流比，具有人機交互、數據保存、歷史查詢等許多擴展功能，同時擁有彩色觸摸大屏，而且增添了許多新功能，特別適用于現場電流互感器誤差的檢定，操作更加方便，還減少了許多安全隱患，滿足了客戶的實際需求。

1 裝置原理

電流互感器電流比Ki與電壓互感器電壓比Ku相等，如式(1)所示：

Ku=U1nU2n=N2N1=I1nI2n=Ki.

(1)

其中：U1n為一次繞組額定電壓；U2n為二次繞組額定電壓；N1為一次繞組匝數；N2為二次繞組匝數；I1n為一次繞組額定電流；I2n為二次繞組額定電流。

基于工作現場的電流互感器與相應的電壓互感器的誤差相同，將被檢電流互感器當作電壓互感器進行誤差檢定和上級朔源，按照電壓互感器在相當于200%～1 000%額定電流(電壓)下測被檢電流互感器的誤差和導納等參數，再通過在低壓下測其導納，外推出在低壓即1%或5%～120%額定電流(電壓)和額定負荷及下限負荷或實際負荷下的誤差。

由于給被檢電流互感器輸入的是二次勵磁電流(電流互感器二次的誤差電流)，因此盡管被檢電流互感器一次電流高達5 000 A～25 000 A，在現場檢定時也只需要10 VA容量的電源設備就可以了。這樣就可以用低容量的電源設備檢定工作現場大電流的電流互感器，為現場檢定工作帶來許多方便。

2 規格和用途

電流互感器誤差現場檢定裝置中標準電壓互感器的準確級為0.05級(相當于0.05S級標準電流互感器)，校驗儀的準確級為2級，檢定現場電流互感器的綜合誤差小于被檢互感器誤差限值的1/3，滿足檢定電流互感器的要求；此裝置在檢測過程中，可自動檢測被檢互感器的電流比，自動檢查被檢互感器二次繞組是否有短路匝和一次或二次是否開路或短路、變比是否正確以及二次是否接觸不良等狀況，以便進行正確的測試。同時測試并顯示被檢互感器的有關參數：如匝數補償值、二次繞組內阻抗，且根據測試結果，推算出補償匝數、鐵芯材料、截面、最大磁導率下的磁場強度和儀表保安系數(FS)等參考值，以初步考核儀表保安系數是否合格。也可用來檢定其他特殊電流比(包括(5～20)/5 A和(5～20)/1 A)的電流互感器,只要外附一只0.02級相應變比的小電流互感器組成級聯檢定線路就可以實現；還可用來測定5P級和10P級電流比為(25～25 000)/5 A和(25～5 000)/1 A的保護用電流互感器在額定負荷和額定電流下的誤差，同時根據所測參數推算出其準確限值系數(ALP)的參考值，以初步考核其是否合格。被檢電流互感器的電流比即裝置內附標準電流比如表1所示。

表1 裝置內附標準互感器的電流比

3 測量被檢電流互感器誤差

該電流互感器誤差現場檢定裝置由標準電壓互感器、升壓器、電子電源和微機式互感器校驗儀、定制軟件操作系統等組成。

3.1 接線方法

電流互感器誤差現場檢定線路接線原理圖如圖1和圖2所示。

圖1 電流互感器誤差現場檢定線路(共同接地) 圖2 電流互感器誤差現場檢定線路(分別接地)

3.2 參數設置

接通電源，進入液晶屏測試主界面，參數值顯示為上次測試時設置的參數，若與本次測試的參數值相同，無需改變，直接按“測量”鍵即可；如需改變，輸入新參數值。以設置“一次電流”為例介紹參數設置方法：

在參數設置欄，觸摸界面一次電流下方數字，黑色數字會伴聲“嘀”變為紅色，觸摸操作欄中▲或▼切換參數值大小，選好設置值，按確認鍵，一次電流值設置結束。同理依次可設置二次電流、額定負荷、下限負荷和功率因數。全部參數設置完成后，進入誤差測試。

3.3 測量過程

按操作欄中“測量”鍵，校驗儀開始工作，液晶屏下方實時顯示當前任務。

3.3.1 測量直流電阻

此時，屏幕下方會顯示“正在測電阻 電阻R=?”。

3.3.2 檢查線路

升電流在1%～3%額定電流下檢查線路，裝置顯示比值差f(%)、相位差δ(′)和額定電流百分數a(%額定電流)，如比值差讀數小于3%，線路正確。

如果接線不正確，有以下幾種可能：

(1) 如果被檢電流互感器極性反，則蜂鳴器報警，在液晶屏下方工作狀態指示欄顯示“極性反”，裝置自動退回零位，停止工作。此時應按下面板上的復位鍵，檢查線路按圖1或圖2重新連接線路，再次重復升流線檢。

(2) 如發現存在二次開路，則蜂鳴器報警，在液晶屏下方工作狀態指示欄顯示“二次開路”，裝置自動退回零位，停止工作。此時應按下面板上的復位鍵，檢查線路按圖1或圖2重新連接線路，再次重復升流線檢。

(3) 如變比設置錯誤，則蜂鳴器報警，在液晶屏下方工作狀態指示欄中顯示正確的變比值(或其相近值)。如參數設置時輸入的一次電流值為600 A，實際一次電流值為500 A，則在狀態欄顯示“一次電流應為500”，裝置自動退回零位，等待下一步操作指令。此時應按下復位鍵，重新輸入正確的一次電流值，再開始測試。

3.3.3 退磁

采用開路退磁。升電流，裝置在比值差、相位差和額定電流百分數處依次顯示導納的實部和虛部的值G(mS)和B(mS)。當G達到最小值時，退磁結束，進入測比值差補償值程序。

3.3.4 測變比誤差

百分表從0開始升至120%，比差值顯示為實際變比誤差值；百分表從120%降至0時顯示為比差值補償值。

3.3.5 測電流誤差

升電流，在額定負荷下，測1%、5%、20%、100%、120%額定電流的誤差，測試完畢后，自動降到零位。然后升電流，測下限負荷下的5%、20%、100%、120%的電流誤差。

3.4 注意事項

(1) 檢定工作開始前，被檢互感器高壓繞組一定要經過放電處理后才允許按圖1或圖2進行接線，相鄰高壓線間距應有足夠的距離，以確保人身和設備安全。

(2) 被檢互感器和裝置的接地端鈕必須全部可靠接地。

(3) 裝置應保持常溫，不得高溫烘烤、受凍或陽光直射，以免影響液晶屏正常顯示。

(4) 裝置與計算機之間的通訊線禁止帶電插拔。

(5) 裝置用三芯電源線接地，保險絲為1 A。

4 結語

介紹了一種新型電流互感器誤差檢定裝置，該裝置確實簡化了工作現場大電流導線的聯接，可以減少大容量電流標準的使用，減輕測試人員的勞動強度，提高檢定工作效率，消除諸多安全隱患，將繁瑣復雜的現場測試工作變得簡便快捷準確，填補了行業空白，得到了專家、學者、同行和客戶的廣泛好評。