互感器檢定標(biāo)準(zhǔn)的分析與探討

張杰梁+林勇+趙斯衎+董小龍

摘 要：本文在分析二次負(fù)荷的技術(shù)要求、電流互感器的退磁問題、檢定結(jié)果的修約、運(yùn)行變差和磁飽和裕度的基礎(chǔ)上，提出采用不同標(biāo)準(zhǔn)檢定帶來的問題，并從運(yùn)行變差、電流互感器磁飽和裕度的測(cè)量、試驗(yàn)條件和設(shè)備、試驗(yàn)人員等方面的量值溯源等方面提出JJG 1021存在的問題，并在此基礎(chǔ)上對(duì)解決方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：互感器；檢定標(biāo)準(zhǔn)；運(yùn)行變差；磁飽和裕度

1 引言

早期，電力互感器的檢定一直采用JJG 313和JJG 314兩個(gè)規(guī)程?？紤]到發(fā)電廠和變電站現(xiàn)場(chǎng)的電力互感器多數(shù)是高壓電流、電壓互感器，屬于安裝式設(shè)備，大多數(shù)情況下不能拆離現(xiàn)場(chǎng)，只能在現(xiàn)場(chǎng)檢定。此外，JJG 313和JJG 314未考慮現(xiàn)場(chǎng)使用中存在的附加誤差。故國家質(zhì)檢總局在2007發(fā)布、實(shí)施了互感器新規(guī)程JJG 1021。JJG 1021的實(shí)施給安裝在6kV及以上電力系統(tǒng)中CPT的檢定提供了技術(shù)依據(jù)，而“10年的檢定周期”實(shí)際上也更能節(jié)約成本，利于節(jié)能降耗。雖然JJG 1021的實(shí)施具備以上優(yōu)點(diǎn)，但從目前國內(nèi)采用情況來看，鮮有檢定機(jī)構(gòu)根據(jù)JJG 1021建立計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，其主要原因除了檢定工作量增加外，還存在一系列關(guān)鍵技術(shù)問題未解決，如磁飽和裕度試驗(yàn)設(shè)備的合理配備和有效溯源、部分運(yùn)行變差難以操作和實(shí)現(xiàn)等[1-3]。

本文在分析二次負(fù)荷技術(shù)要求等基礎(chǔ)上，從運(yùn)行變差、電流互感器磁飽和裕度的測(cè)量等方面提出JJG 1021存在的問題，并在此基礎(chǔ)上對(duì)解決方法進(jìn)行探討。

2 二次負(fù)荷的技術(shù)要求

關(guān)于二次負(fù)荷，JJG 313、JJG 314的技術(shù)要求是：在額定電壓或電流20%～120%，環(huán)境溫度為（20±5）℃時(shí)，有功分量和無功分量不得超過±3%。JJG 1021主要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電流互感器的檢定，其參考?xì)鉁貫?25℃～55℃，此時(shí)要保證負(fù)荷箱的最大相對(duì)誤差達(dá)到±3%級(jí)就比較困難。因此該規(guī)程將負(fù)荷箱在80%～120%范圍內(nèi)的有功和無功分量相對(duì)誤差規(guī)定為不超過±6%，在其他有規(guī)定的電流百分?jǐn)?shù)下，不超過±9%。JJG 1021在范圍中指出，6kV以下電力系統(tǒng)中使用的電力互感器，如果不移除現(xiàn)場(chǎng)，也參照本規(guī)程檢定。這意味著6kV以下電力系統(tǒng)中使用的電流互感器既可采用JJG 1021檢定，也可采用JJG 313 檢定。而根據(jù)文獻(xiàn)[1]，±3%的電流負(fù)荷誤差可能帶來±6%的檢定誤差，故采用基于JJG 1021的檢定裝置和JJG 313的檢定裝置，因其采用的負(fù)荷箱最大允許誤差不同，其檢定結(jié)果可能會(huì)有較大的差異，影響了測(cè)量結(jié)果的一致性，甚至影響到檢定結(jié)果的合格與否[4]。

3 電流互感器的退磁問題

交流磁化曲線（見圖1），也稱為磁滯回線。當(dāng)磁化電流沿H軸的正方向變化時(shí)，磁感強(qiáng)度B沿著磁滯回線右邊的一支變化；H到達(dá)最大磁化強(qiáng)度HC后，B也到達(dá)最大磁感強(qiáng)度。根據(jù)JJG1021對(duì)剩磁誤差的試驗(yàn)要求，試驗(yàn)時(shí)從被試電流互感器的二次繞組通入相當(dāng)于額定二次電流10%～15%的直流電流充磁。持續(xù)時(shí)間不少于2s。然后測(cè)量誤差。此誤差與退磁狀態(tài)下測(cè)得誤差比較，取誤差變化量的絕對(duì)值作為剩磁影響的測(cè)量結(jié)果。當(dāng)測(cè)量結(jié)果大于基本誤差限值的1/3時(shí)，即可判定電流互感器不合格。而JJG 313只把退磁作為電流互感器誤差檢定前的一個(gè)檢定項(xiàng)目，對(duì)退磁前后的誤差變化量不作要求。也就是說，采用不同的檢定規(guī)程，將有可能出現(xiàn)兩種不同的檢定結(jié)果。

4 關(guān)于檢定結(jié)果的修約

根據(jù)JJG 1021，檢定準(zhǔn)確級(jí)別0.1級(jí)和0.2級(jí)的互感器，檢定時(shí)讀取的比值差保留到0.001%， 相位差保留到0.01'；檢定準(zhǔn)確級(jí)別0.5級(jí)和1級(jí)的互感器，讀取的比值差保留到0.01%， 相位差保留到0.1'。這是因?yàn)楝F(xiàn)在普遍使用的互感器校驗(yàn)儀，其分辨力都可以達(dá)到比值差0.001%， 相位差0.01'，因此讀取的數(shù)據(jù)對(duì)檢定結(jié)果的影響可以用0.1級(jí)互感器為例分析，0.1級(jí)互感器的基本誤差限值為0.1%和5'，檢驗(yàn)時(shí)讀取的比值差保留到0.001%， 相位差保留到0.01'，記錄得到的數(shù)據(jù)細(xì)化到一個(gè)修約單位的1/10，檢定結(jié)果落在在誤差合格與不合格的臨界點(diǎn)的概率比原來的修約方法更小，誤判的可能性也減小了。就工作量而言，多使用一位有效數(shù)字比進(jìn)行數(shù)據(jù)修約處理要簡單。關(guān)于檢定結(jié)果的修約，JJG 313對(duì)0.1級(jí)和0.2級(jí)互感器的比值差修約間隔分別為0.01%和0.02%，而相位差則分別保留到0.5'和1'。此時(shí)，當(dāng)0.2級(jí)電流互感器的比值差測(cè)量數(shù)據(jù)為0.210%時(shí)，依據(jù)JJG 1027可判定為不合格，而根據(jù)JJG 313進(jìn)行修約后的結(jié)果則為合格。

5 關(guān)于運(yùn)行變差和磁飽和裕度

與JJG 313、JJG314相比，JJG 1021在檢定項(xiàng)目中增加了影響因素單獨(dú)作用下互感器的變差，包括周圍電氣設(shè)備造成的電磁干擾，電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)過電壓過電流，氣候條件（包括環(huán)境溫度、濕度、日照、污穢等）等變化引起的計(jì)量誤差，此外對(duì)電流互感器又增加了磁飽和裕度的試驗(yàn)。從規(guī)范的嚴(yán)謹(jǐn)性來看，JJG1021對(duì)互感器的要求是最高的，也是最完善的。但從執(zhí)行性來看，就顯得不夠經(jīng)濟(jì)合理。一是變差試驗(yàn)浪費(fèi)大量的人力物力，給JJG1021的建標(biāo)帶來大量的成本；二是從量值的溯源性來看，有以下兩點(diǎn)值得商榷：（1）采用傳統(tǒng)測(cè)差法進(jìn)行磁飽和裕度試驗(yàn)時(shí)，檢定裝置中標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、電流負(fù)載箱、互感器校驗(yàn)儀一般無法過載到120%～200%額定電流，這就需要對(duì)電流負(fù)荷箱進(jìn)行并聯(lián)處理、對(duì)校驗(yàn)儀進(jìn)行換流處理等，給試驗(yàn)帶來一定的難度。（2）磁飽和裕度的另一種試驗(yàn)裝置是基于間接測(cè)量法，如負(fù)荷外推法、低壓外推法、互易法等，該類方法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量方法簡單，但除負(fù)荷外推法外，其他方法均未列入國家規(guī)程規(guī)范推薦范疇，主要原因是數(shù)學(xué)模型尚未公開，量值溯源方法未確定；基于負(fù)荷外推法的試驗(yàn)裝置雖國家規(guī)程有推薦，但其溯源方法尚存在爭(zhēng)議，還需有相應(yīng)的國家規(guī)程規(guī)范進(jìn)行約束，以便利于該類儀器的推廣[5]。

6 對(duì)JJG 1021的幾點(diǎn)建議

從規(guī)范的嚴(yán)謹(jǐn)性來看，JJG1021對(duì)互感器的要求是最高的，也是最完善的。但從執(zhí)行性來看，就顯得不夠經(jīng)濟(jì)合理。一是變差試驗(yàn)浪費(fèi)大量的人力物力，給JJG1021的建標(biāo)帶來大量的成本；二是從量值的溯源性來看，還存在一些不足。建議將JJG 1021部分變差寫入電力互感器形式評(píng)價(jià)大綱，這樣有利于節(jié)約成本。關(guān)于磁飽和裕度，建議采用間接法，省去最高標(biāo)準(zhǔn)量值溯源帶來的難度。

參考文獻(xiàn)

[1]JJG 1021-2007 電力互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2007.

[2]JJG 313-2010 測(cè)量用電流互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2010.

[3]JJG 314-2010 測(cè)量用電壓互感器檢定規(guī)程[S].北京：中國質(zhì)檢出版社，2010.

[4]趙修民.在互感器檢定中負(fù)載誤差所造成的檢定誤差[J].互感器通訊，1993（4）：1-5，22.

[5]張杰梁.電流互感器磁飽和裕度及其試驗(yàn)裝置的探討[J].電測(cè)與儀表，2014（15）.

作者簡介：張杰梁（1981-），男，工程師，碩士，國家一級(jí)注冊(cè)計(jì)量師，主要從事電磁計(jì)量測(cè)試技術(shù)的研究。endprint