基于“電壓法”的組合互感器誤差測試方法

周 桐，鄭永杰

(中國機械科學研究總院集團有限公司，北京 100044)

0 引言

組合互感器是由三相電壓互感器和三臺(或兩臺)單相電流互感器組合形成一體的供電力系統三相電能計量、測量用的互感器,廣泛用于35 kV或10 kV電壓等級的大用戶,其準確度直接關系到供用電雙方電能的貿易結算,需定期對組合互感器進行準確度校準。目前對于組合互感器的校準采用三相電壓和三相(或兩相)電流同時加載的方法,其測試依據為JJG1165—2019《三相組合互感器檢定規程》,該規程需要大容量的三相升壓升流裝置、三相標準電壓互感器和高壓標準電流互感器,現場檢定很不方便。對于電流互感器和電壓互感器的檢定,還可采用間接法,文獻[1]闡述了“低壓外推法”檢定電流互感器的原理,文獻[2]闡述了“負荷外推法”檢定電流互感器的方法,文獻[3]表述了采用“低校高”法檢定電壓互感器的原理線路,三種方法為現場檢定電流互感器和電壓互感器提供了新的思路和技術支撐,但是上述方法依然需要兩套設備,對于電流互感器和電壓互感器組合為一體的三相組合互感器在現場檢定時依然很不方便,急需研究一種具備同時檢定電流互感器和電壓互感器的合二為一的測試方法。

1 “電壓法”檢定組合互感器的原理

組合互感器中的電流互感器一般采用匝數補償或分數匝補償,其數字模型為[4]:

εi=-(Z0+Z1)Yi+Δf.

(1)

其中:εi為電流互感器誤差;Z0為電流互感器二次繞組內阻抗;Z1為電流互感器二次負荷阻抗;Yi為勵磁導納;Δf為比值差補償值。

采用“電壓法”測電流互感器誤差時,將電流互感器當作誤差相同的電壓互感器進行測試,先在200%～1 000%額定電壓下測電流互感器空載誤差和導納等參數,然后再在1%～120%額定電流下測導納Yi,進而由式(1)推算出電流互感器誤差。

由式(1)可知,首先應設計一款標準電壓互感器,其變比對應電流互感器一次二次匝數反比,通過該標準電壓互感器測被檢電流互感器的空載誤差,然后再通過1%～120%額定電流點測其勵磁導納進而測出其負荷誤差和誤差補償Δf,由式(1)可推算出該被檢電流互感器誤差。而電壓互感器的誤差同樣由空載誤差和負荷誤差組成,如此可以將檢定組合互感器的標準電流互感器和標準電壓互感器合二為一,做成一臺既可用于電流互感器檢定又可用于電壓互感器檢定的標準器,為此設計了以下標準器,如圖1所示。

圖1 標準電流電壓互感器CPT0

圖1中,標準電流電壓互感器CPT0采用雙級互感器級聯結構,第1級互感器采用雙級互感器,其比例為(2～500)V/2V,第2級互感器采用感應分壓器級聯結構,級聯比例為2 V/(0.25～9.25) V,由第1級互感器和第2級互感器共同組成圖1所示標準電流電壓互感器,對應被檢電流互感器的電流比為(25～2 000) A/5A或(25～2 000) A/1A,對應被檢電壓互感器的電壓比為(6～10) kV/100 V,電流比與電壓比對應關系如表1所示。

表1 電流比與電壓比對應關系

2 電流互感器與電壓互感器的測試線路

2.1 電流互感器的測試線路

首先測電流互感器空載誤差,將被試電流互感器當作誤差相同的電壓互感器,在200%～2 000%額定電壓下測其空載誤差,測試線路如圖2所示。

圖2 電流互感器的測試線路

圖2中,SY1為升壓器,CPT0為標準電流電壓互感器,CTx為被檢組合互感器電流部分,HE為互感器校驗儀。

然后測被試電流互感器的勵磁導納,計算其負荷誤差,勵磁導納測試線路如圖3所示。

圖3 勵磁導納測試線路

2.2 電壓互感器測試線路

電壓互感器測試線路如圖4所示。圖4中,SY2為升壓器,額定電壓為2 200 V,PTx為組合互感器電壓部分。

圖4 電壓互感器測試線路

3 組合互感器誤差試驗

采用JJG1165—2019《三相組合互感器檢定規程》要求的大容量三相升壓升流裝置、三相校準電壓互感器和高壓標準電流互感器與組合互感器誤差測試系統分別對JLS-10型組合互感器進行了誤差測試,測試結果分別如表2和表3所示。表2、表3中,f為比值差,δ為相位差。

表2 電流互感器數據

表3 電壓互感器數據

4 結語

由表2和表3數據可知:采用JJG1165—2019《三相組合互感器檢定規程》要求的“比較測差法”測得的數據與組合互感器誤差測試系統采用“電壓法”測得的數據比較,其誤差值小于被檢互感器誤差限值的1/3[5],符合規程規定。組合互感器誤差測試系統采用1臺標準電流電壓互感器即可對組合互感器的電流部分和電壓部分進行測試,既保證了誤差數據的準確性,又具有現場測試的簡便性,可見基于“電壓法”研制的組合互感器測試儀特別適用于組合互感器的現場檢定或校準。