電流互感器現(xiàn)場測試技術(shù)分析

國網(wǎng)冀北電力有限公司廊坊供電公司 劉桐然 崔艷梅 劉亞靜 劉學(xué)剛

0 引言

現(xiàn)場電流互感器誤差及其二次回路負(fù)荷的檢驗由于受各地電力系統(tǒng)管理模式的影響、現(xiàn)場檢驗設(shè)備和檢驗手段的制約及對現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、規(guī)范等文件的理解問題，在實(shí)際應(yīng)用中，采用的檢驗方法和檢驗手段各不相同，其檢驗結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性存在不同程度的問題。因此，科學(xué)地規(guī)范其檢驗方法、檢驗手段、操作程序是必要的。

1 測試用設(shè)備技術(shù)要求

1.1 標(biāo)準(zhǔn)電流互感器

標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的檢定等級要求高于被檢互感器兩級，而且標(biāo)準(zhǔn)互感器的實(shí)際誤差不得大于被檢互感器誤差限的1/5，同時，作為標(biāo)準(zhǔn)用的互感器在變差以及量值穩(wěn)定性方面，比一般測量用的互感器有額外和更高的要求。一般來說，電流、電壓上升與下降時，標(biāo)準(zhǔn)互感器的誤差變化應(yīng)小于其誤差限值的1/5，在一個檢定周期內(nèi)，誤差的變化小于標(biāo)準(zhǔn)器誤差限值的1/3。此外，用于現(xiàn)場的標(biāo)準(zhǔn)互感器還應(yīng)具有抗磁場干擾的能力 。

1.2 互感器校驗儀

目前國內(nèi)各省市使用的互感器校驗儀大多為2級，同時規(guī)定，互感器校驗儀引起的測量誤差，應(yīng)小于被檢電流互感器誤差限值的1/10。其中，由于裝置靈敏度造成的測量誤差小于1/20；由于最小刻度值引起的測量誤差小于1/15；測量回路二次負(fù)荷對被檢電流互感器誤差造成的影響小于1/20。此外，用于現(xiàn)場使用的校驗儀應(yīng)同樣具有抗電磁干擾的能力。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷裝置

目前，國內(nèi)使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷輸出設(shè)備是電流負(fù)荷箱。電流負(fù)荷箱一般使用阻抗值作為其標(biāo)度。使用時，根據(jù)被測目標(biāo)的二次電流計算其實(shí)際負(fù)荷。在檢定規(guī)程有明確要求，電流負(fù)荷箱的檢定等級應(yīng)達(dá)到3級，因此在測量時必須充分考慮開關(guān)接觸電阻和引線電阻的影響，例如，為了達(dá)到減小開關(guān)接觸電阻的目的，應(yīng)使用重壓力開關(guān)或旋塞式開關(guān)；因為二次引線電阻通常會同二次負(fù)荷一并計算，故必須使用專門引線。檢定時使用電流負(fù)荷箱，根據(jù)其不同的額定電流值，應(yīng)具備相應(yīng)的阻抗值，例如，額定電流為5A的電流負(fù)荷箱應(yīng)具有0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.6、2Ω等阻抗值，額定電流1A的電流負(fù)荷箱應(yīng)具有5、7.5、10、15、30Ω等阻抗值。

1.4 試驗電源

試驗電源是指在檢定工作現(xiàn)場，可以持續(xù)穩(wěn)定地提供檢定工作所需要一次電流的裝置。試驗電源應(yīng)具備電壓調(diào)節(jié)功能，并可以方便地調(diào)節(jié)到測量所需的電流電壓額定值的檔位上。試驗電源內(nèi)部的升流器和升壓器必須具有相當(dāng)?shù)碾娏髋c電壓輸出容量，且波形失真比不大于1%。我們知道，升流器的輸出電壓與被測的電流互感器額定安匝數(shù)有密切關(guān)系。額定安匝數(shù)愈大，回路阻抗愈大。無論何種情況，整套測量系統(tǒng)都應(yīng)有可靠接地，接地時應(yīng)使用專門的接地樁和接地線，并且要求接地電阻應(yīng)小于5Ω。電壓調(diào)節(jié)裝置應(yīng)具備足夠的調(diào)節(jié)區(qū)分度，因此，一般要求調(diào)節(jié)功能包括粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩檔，其中細(xì)調(diào)的電壓范圍應(yīng)為粗調(diào)電壓范圍的±5%。

1.5 專用連接導(dǎo)線

二次定值導(dǎo)線通常在0.05～0.06Ω。大電流母線的結(jié)構(gòu)構(gòu)成為多股軟銅線外包絕緣編織，接線耳或接線板焊接在線頭部分，材質(zhì)大多為黃銅或紫銅材料，并預(yù)留與互感器一次接線端子相配合的圓孔。為了進(jìn)一步減小接線電阻造成的測量誤差，接線耳或接線板必須要牢牢緊固在互感器的接線端子上。當(dāng)兩個金屬平面互相接觸時，會產(chǎn)生許多接觸點(diǎn)，這些接觸點(diǎn)會帶來額外的接觸電阻，而接觸電阻的大小取決于壓力、材料的硬度及電阻率。為了避免接觸電阻造成接觸點(diǎn)過熱，從而發(fā)生氧化甚至熔焊事故，測量時要求接觸壓降小于0.1V。大電流母線的電流密度一般為3～5A/mm2，平均壓降約50～80MV/m。因此，升流器產(chǎn)生的壓降主要來自互感器一次線圈阻抗與一次回路的感抗。

1.6 必要的監(jiān)視用儀表

主要有電壓表、電流表、頻率表等各類電工儀表，這些指示儀表一般已集成到了現(xiàn)場校驗箱上。

2 計量用電流互感器現(xiàn)場檢驗

2.1 測試原理

在進(jìn)行互感器檢定（測試）時，一般采用比較法：用一臺標(biāo)準(zhǔn)互感器與被測試互感器進(jìn)行誤差比較，互感器校驗儀可以準(zhǔn)確地測出被試互感器相比于標(biāo)準(zhǔn)互感器的比差和角差，一般要求標(biāo)準(zhǔn)互感器的準(zhǔn)確度比被測互感器高2級，如果標(biāo)準(zhǔn)互感器的準(zhǔn)確度只比被測互感器高1級，則出具誤差結(jié)果時必須考慮標(biāo)準(zhǔn)互感器自身的誤差。

檢定時，應(yīng)盡量避免或者杜絕用與被測互感器同級的標(biāo)準(zhǔn)互感器，因為同級檢定額測量誤差非常大，足可以影響到被測互感器的測量結(jié)果，勢必影響檢定工作的準(zhǔn)確性。接線如下圖所示。

圖 電流互感器現(xiàn)場測試技術(shù)分析圖

2.2 測試項目

測試前準(zhǔn)備：

1）戴安全帽、穿工作服、絕緣鞋、戴手套，檢查工器具是否完備。

2）正確、認(rèn)真地填寫現(xiàn)場工作第一種工作票；

3）工作前必須作好安全工作技術(shù)措施；

環(huán)境條件判斷：

1）觀察溫、濕度計數(shù)值，并準(zhǔn)確記錄，要注意測量時環(huán)境溫度應(yīng)為10～35℃，相對溫度小于80%，否則應(yīng)計量避免測量一面發(fā)生事故或影響測量精度；

2）溫、濕度滿足測量工作要求，方可以進(jìn)行現(xiàn)場檢定工作。

2.2.3 設(shè)備放電

測量前應(yīng)進(jìn)行放電，放電時應(yīng)使用放電棒，并與接地線連接牢固，放電方法正確，即放電棒逐漸接近一次接線端子，最后實(shí)現(xiàn)接觸放電。

2.2.4 直觀檢查

1）沒有銘牌或銘牌中缺少必要的標(biāo)記；

2） 接線端鈕缺少、損壞或無標(biāo)記；穿心式電流互感器沒有極性標(biāo)記；

3） 多變比電流互感器在銘牌或面板上未標(biāo)有不同電流比的接線方式；

4） 嚴(yán)重影響檢定工作進(jìn)行的其他缺陷。

2.2.5 繞組的極性檢查

1）應(yīng)使用電流互感器校驗儀進(jìn)行繞組的極性檢查。目前大多數(shù)校驗儀都具有極性指示器，而且標(biāo)準(zhǔn)器的極性已知，按規(guī)定的標(biāo)記接好線并通電，如發(fā)現(xiàn)校驗儀的極性指示器動作，同時排除電流比接錯的因素，則可確認(rèn)被測互感器與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的極性相反。

2）如果使用的互感器校驗儀不具有極性指示器，則允許用其他方法進(jìn)行極性測試，例如通過直流法直接檢查繞組的極性，正確極性應(yīng)為減極性。

3）使用校驗儀進(jìn)行極性檢查時，一次電流上升限制在額定值的5%以內(nèi)；測得極性正確后必須將一次電流歸零；極性測試后應(yīng)馬上報告；極性檢查完畢后，必須切斷電源，并按照上文所述的方法對設(shè)備進(jìn)行放電；最后再進(jìn)行下一步退磁工作。

2.2.6 退磁

最佳的退磁方法，是按廠家在標(biāo)牌上標(biāo)注的或技術(shù)文件、說明書中所規(guī)定的退磁方法進(jìn)行。如果廠家未做相關(guān)規(guī)定，則可根據(jù)實(shí)際情況，在下面介紹的方法中選擇合適的一種進(jìn)行退磁。

1）開路退磁法。在一次（或二次）繞組中選擇其匝數(shù)較少繞組，接通10%的額定一次（或二次）電流，在其他繞組開路的前提下，平穩(wěn)、緩慢地將電流降至零值。退磁過程中，應(yīng)時刻監(jiān)視接于匝數(shù)最多繞組兩端的電壓表，若指示值超過2600V，則應(yīng)選擇更小的電流值進(jìn)行退磁。

（2）閉路退磁法。在二次繞組上接入相當(dāng)于額定負(fù)荷10～20倍的電阻，在一次繞組加上工頻電流，首先將電流從零打到1.2倍額定電流，然后再平穩(wěn)、緩慢地地降至零值。對具有兩個或兩個以上二次繞組的電流互感器進(jìn)行退磁時，若多個二次繞組使用同一個的鐵心連接，則對其中一個二次繞組進(jìn)行退磁時，其余的二次繞組應(yīng)開路。

3）在試驗過程中需要退磁的，一般選擇閉路退磁法。如需要改變接線時，應(yīng)將其他繞組開路，由于負(fù)載箱最大負(fù)荷不能滿足該要求，通常將負(fù)載箱打至最大負(fù)荷，并在試驗記錄上單獨(dú)記錄該情況。

4）退磁后，必須再次切斷電源，并將設(shè)備放電，開路的二次繞組應(yīng)該短路。

2.2.7 計量繞組在實(shí)負(fù)荷下的誤差測試

1）先將一次電流升至額定電流值的1%～5%，如未發(fā)現(xiàn)異常，將電流升至最大電流測量點(diǎn)，再降到接近零值準(zhǔn)備正式測量。如有異常，應(yīng)排除故障后再進(jìn)行測量。

2）在額定負(fù)荷及1/4額定負(fù)荷或虛擬實(shí)際負(fù)荷下分別測試，誤差測試點(diǎn)按額定一次電流的1%（S級），5%，20%，100%，120%測試下進(jìn)行。若有特殊要求可增加測試點(diǎn)。

3 測試技術(shù)分析

3.1 一次回路的連接

1）應(yīng)盡量減小一次連線的長度。必要時，應(yīng)采取措施將標(biāo)準(zhǔn)互感器和升流器置于被試電流互感器最小距離范圍內(nèi)。當(dāng)工作人員在距離地面3m以上作業(yè)時，應(yīng)嚴(yán)格遵守電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL409-1991《電業(yè)安全工作規(guī)程》關(guān)于高空作業(yè)的要求。同時，應(yīng)與周圍帶電的高壓設(shè)備保持安全距離。

2）接電流一次線時，應(yīng)首先檢查被接導(dǎo)體是否存在氧化或污垢等現(xiàn)象，如果被接導(dǎo)體氧化或存在污垢，應(yīng)用砂紙或其他工具清潔后再連接。

3）采用線夾和端子板連接電流一次線時，應(yīng)盡量保持較大的接觸面，嚴(yán)禁點(diǎn)接觸。

4）接線完成后，應(yīng)斷開一次回路的一側(cè)接地刀開關(guān)或開關(guān)（斷路器），并檢查一次回路，確認(rèn)沒有其他旁路。

5）獨(dú)立式電流互感器一次接線端在兩側(cè)，注意一次連接方式（多電流比時）。

6）開關(guān)（斷路器）套管式電流互感器一次接線端位于開關(guān)（斷路器）兩側(cè)套管上，接線時注意檢查開關(guān)（斷路器）合、分狀態(tài)，試驗時開關(guān)（斷路器）位置必須處于“合”狀態(tài)。

7）封閉式組合開關(guān)設(shè)備的電流互感器一般安裝在斷路器兩側(cè)，各有接地刀開關(guān)。可把一端刀開關(guān)的接地線拆除，作為一次電流極性端子，把該處接地點(diǎn)作為另一個電流端子。注意一次電流必須通過斷路器形成閉合回路，因此試驗時斷路器要處于閉合狀態(tài)。

3.2 二次回路的連接

1）電流互感器二次盡量在接線盒上接線，當(dāng)電流互感器接線盒無法打開時，再在電流互感器端子箱接線，此時要考慮二次電纜對互感器檢驗儀的影響。

2）接電流互感器二次線時，除計量二次繞組外，其余二次繞組應(yīng)可靠短路。

3.3 工作電源接線

1）測試儀器工作電源應(yīng)盡量避免與升流器電源使用相同相，以免電壓變化過大干擾校驗儀正常工作。

2）試驗設(shè)備接試驗電源時，應(yīng)通過開關(guān)控制，并有監(jiān)視儀表和保護(hù)裝置等。

3.4 大電流互感器測試

根據(jù)現(xiàn)場勘測結(jié)果選擇合適電流比的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器及配套升流等設(shè)備，若現(xiàn)場被測電流互感器變比較大（2000/5A，2000/1A以上），且其回路較長，由于現(xiàn)場條件的限制、被試品、標(biāo)準(zhǔn)器和升流器組成的一次接線環(huán)路，導(dǎo)線周長有12～15m左右，相當(dāng)于試驗室聯(lián)接環(huán)路的3～4倍，使環(huán)路產(chǎn)生的漏電抗量隨導(dǎo)線環(huán)繞的面積按比例增加，由升流器發(fā)生的電源能量，大部分消耗在無功功率上。因此，選擇合適容量的調(diào)壓器、升流器和一次導(dǎo)線或適當(dāng)?shù)牟⒙?lián)補(bǔ)償電容。

4 結(jié)束語

近幾年來各地供電公司進(jìn)行電流互感器現(xiàn)場檢驗工作，由于在檢驗過程中各種因素的影響，其測試結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性存在著程度不同的問題。嚴(yán)重影響了供電、用電單位之間電量交易結(jié)算的準(zhǔn)確性，在這里筆者建議各級網(wǎng)省、地市供電公司的計量部門要加強(qiáng)對互感器檢測從業(yè)人員的培訓(xùn)與考核，提高其專業(yè)素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力，此外還要加強(qiáng)涉及網(wǎng)間結(jié)算單位之間的業(yè)務(wù)溝通與數(shù)據(jù)共享，減少由于人為錯誤、自然誤差等造成的經(jīng)濟(jì)損失。

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