電壓互感器試驗設備技術改進與分析

魏軍華

（中煤第九十二工程有限公司，河北 邯鄲 056106）

1 電壓互感器試驗設備技術現狀分析

目前在施工現場，互感器試驗大多都是采用分立試驗方法，即使用常規的分立儀器儀表對電壓互感器進行試驗，試驗接線煩瑣，準確度低，需要多人協調工作，對互感器拆接線煩瑣復雜，很難保證檢查接線的正確性，極易出現差錯，費工費時，勞動強度大，安全性低。

因此須要對電壓互感器的交接試驗設備技術提出新的要求，能夠對電壓互感器試驗操作更加便捷、試驗數據更加精確、并且很大程度地提高試驗過程的安全性和試驗結果的準確性。電壓互感器試驗設備技術創新思路為：技術層面采用電壓互感器停電不拆線試驗（在線測試）；設備層面采用一種綜合試驗裝置，這種裝置可實現對成組的電壓互感器能夠三相同時高效精準地進行多項測試試驗。

2 電壓互感器試驗設備關鍵技術研究及改進方案

2.1 測試信號源精度與電源隔離變換技術

測試的結果準確與否，關鍵要求裝置要有高度精確的穩壓電源及信號輸出源，才能保證試驗及測試的精度；為了減少現場對不同試驗項目測試時拆接線的次數及更換測試儀器的次數，還要保證試驗人員、被試設備及試驗裝置的安全，要求裝置要具有隔離、直流逆變、交流變頻的綜合輸出功能。電源便于現場選取, 采用交直流（ 單相 AC 220 V 或DC 24 V）雙輸入，輸出功率不小于1000 W，滿足一般測試使用。

測試裝置交流電源輸入變換單元使用一塊寬輸入 AC 165～265 V，輸出 DC 24 V/50 A 電源模塊，它是一塊專用開關穩壓電源模塊；隔離單元采用高精度直流變換的升壓輸出模塊，該電源模塊輸入電壓為DC 24 V，恒壓恒流輸出為DC 48 V/20 A 穩壓電源模塊；逆變變頻電源輸出單元選用新型專用控制芯片為HT3117，驅動芯片為IR2110 的大功率IGBT單元三相逆變輸出源模塊，該模塊可輸出純正弦波并且采用輸入輸出隔離的方案，逆變輸入電壓DC 48 V， 輸出可調電壓3相 AC 0～220 V/5 A，可調頻率0～160 Hz； 升壓部分采用帶抽頭升壓變壓器200/250/2500 V，變壓器原邊是三角型聯接，副邊是星型聯接，在變壓器輸出端設高頻濾波器，用于高次諧波的抑制。裝置原理如圖1 所示。

圖1 裝置原理圖

該裝置采用具有三級隔離的高精度開關穩壓電源變換、直流逆變交流變頻電源技術和變壓器升壓方案，為實現在線測試及試驗人員人身及設備安全提供了保證，為精確測量提供有力支撐。

2.2 模擬電壓電流測量數字顯示與控制技術

測試裝置測量和顯示單元選用大型觸摸嵌入式儀表綜合顯示屏，代替分立儀表，具有數據顯示集中，內嵌CPU 多通道數據采樣轉換、顯示存儲和輸出控制電路，畫面切換可顯示各組測試數據、程控輸出各電量數據及控制界面。通過測試控制程序，可依據測試子菜單功能需求自動輸出多組固定或程控可調幅值及頻率的電壓，可以按高刷新率正確在顯示相關電路的電壓電流模擬量，或通過相關計算將計算數值（如比值、相位等）進行顯示和存儲，可記憶存儲查看和打印200 組歷史測試數據。裝置具有6 路交流電壓測量顯示，其中3 路為交流輸出電壓的測量顯示，3 路為交流輸入電壓的測量顯示，并計算記錄對應電壓比值；3 路交流電流測量顯示，并記錄60 組不同時刻電流與前述電壓對應的值；1路直流電壓測量顯示，1 路直流電流測量顯示，1 路頻率調整值顯示，1 路可調交流電壓調整值顯示，同步計時時間顯示，測量阻抗及直流電阻顯示。交流電壓顯示0～2500 V，交流電流顯示0～10 A，直流電壓顯示 0～30 V，時間測量 0～1000 s，阻抗及電阻顯示0～20 kΩ，以上數值顯示3 位小數，頻率顯示0～150 Hz，精度2 位小數。測試裝置的模數轉換電路選用2 塊UT-5508 專用A/D 模擬量測量模塊， 每塊模塊有8 路16 位高精度模數轉換通道，顯示屏設有RS485 通信接口，可在PC 端使用通信軟件進行監視、記錄和查看試驗數據。

該裝置編程算法合理完善，控制靈活，經專門計量檢測機構校驗及校準，試驗測試數據精度高（可達0.5 級），結果判斷正確性高，測試導線采用專用插接式連接，接線可靠，安全方便快捷，操作調節簡單人性化。

3 電壓互感器試驗技術方案的改進

3.1 試驗技術方案的描述

該互感器綜合試驗裝置的研制及試驗技術是在對試驗規程的深刻理解上，對傳統試驗方法的一項技術改進和電子測試技術的綜合應用，采用停電在線測試技術，可對成組電磁型電壓互感器進行二次繞組空載電流試驗、勵磁特性試驗、繞組直流電阻試驗、極性和變比試驗，并且一次性完成三相的試驗測試。可對繞組連同套管對外殼的感應耐壓試驗試驗，還配合電壓繼電保護試驗，提供三相電壓及開口電壓信號，用于電壓小母線模擬帶電檢查試驗， 比較靈活地進行電壓二次回路接線檢查試驗。

3.2 試驗技術的保證措施

根據本試驗方法的特殊性，應有專人編制和制定安全專項措施，試驗負責人嚴格審定安全專項措施和方案實施保證措施，并且明確各項保證措施的實施責任人，相關試驗人員應了解試驗內容與步驟。試驗現場要求電氣技術人員與試驗人員相溝通，從相關二次原理設計圖紙研究開始，深入現場了解柜體結構與熟悉安裝接線情況，必須保證系統已停電，確定被試物與非相關的試驗相隔離，抽出式配電柜TV小車應保證在試驗位置，固定式開關柜應保證上隔離開關在斷開位置，確定各項試驗的導線接線位置，無關人員已撤離現場，已布置安全隔離警示，試驗人員應嚴格遵守電工操作規程。

4 電壓互感器試驗技術改進方案具體應用

以常規電壓互感器柜的典型接線為例，介紹使用電壓互感器綜合試驗裝置及在線測試技術進行互感器各項交接試驗的技術要點。

4.1 電壓二次回路檢查試驗、電壓互感器變比、直流電阻試驗技術

進行變比和繞組直流電阻測量時，測試導線連接互感器一次側A、B、C、N 和二次側端子排引出線 a、b、c、l、N600 兩組導線，如圖2所示。

圖2 試驗接線圖

將測試裝置對應端接在電壓互感器的一二次側即可，先按檢查功能，裝置先初步自動判斷互感器內部及測試導線接線正確性，是否可以進行下一步測量，正確后按測量功能進行互感器變比和一二次側繞組直流電阻值測量，裝置內部自動轉換輸出電壓類型并自行計算并顯示相應試驗數據，也可以在測試裝置的最大輸出值范圍內隨意選擇手動加載電壓值，但盡量取整，這樣可通過直接讀取二次電壓的測量值即為變比值，完成變壓比的測量。通過變比的測量值和一二次電壓相位測量值以及測得的開口電壓值，判斷整組電壓互感器接線的正確性。注意：進行以上試驗要嚴格區分裝置與互感器一二次側接線的標識，避免人員與設備安全受到威脅。

4.2 空載電流、勵磁特性試驗技術

二次繞組空載電流試驗、勵磁特性曲線測制，試驗裝置電壓輸出僅須連接互感器二次側端子排引出線a、b、c、N600一組線，裝置分自動5 段從0 V至互感器的1.2 倍額定電壓值加載電壓，記錄期間對應時刻電流值，即完成本組空載電流的試驗，可手動記錄多點電壓和對應時刻的電流值。手動整理繪圖即可得出該組電壓互感器的伏安勵磁特性曲線，裝置內部也可依據程序自動記錄伏安特性試驗數值，并繪出伏安特性曲線圖像。注意：進行此項試驗電壓互感器一次側N 端必須接地，一次側線端不得連接任何測試導線。

4.3 感應耐壓試驗、小母線模擬帶電試驗技術

接線同4.2試驗，試驗時一般將電壓輸出的頻率調整到100～150 Hz，幅值調整到規定數值即可，感應耐壓須在電壓互感器一次側用高壓顯示器測量監視，時間按規范計算執行。設置完成后啟動試驗， 裝置自動分三次分相完成電壓互感器的感應耐壓試驗。當把互感器輸出開關閉合時，將電壓調整為100 V/50 Hz，將系統的電壓小母線模擬帶電，可檢查電壓并列回路及各柜內電壓回路的接線正確性情況，根據檢查測量結果分析線路及設備接線的正確性。注意：進行此項試驗電壓互感器一次高壓N端必須接地，一次線端連接測試導線必須拆下。

5 結束語

因測試儀裝置電源是與電網電源相隔離的，本試驗方法的特點主要是電壓互感器停電在線測試試驗，可對電壓互感器在不拆線的情況下進行試驗，接線簡單，而對設備及人員安全不會造成傷害，裝置的控制及顯示程序功能相當完備靈活，多項試驗項目可以一次性多項自動試驗完成，且不用大量的改變接線，節約時間，勞動強度低，試驗設備操作簡單便捷，試驗過程安全性高。