電力變壓器試驗測量系統(tǒng)整體校準的開發(fā)與應(yīng)用

張志濤+宋志龍+陳付英

摘 要：傳統(tǒng)的電力變壓器試驗測量系統(tǒng)的校準方法對電壓互感器、電流互感器、測量儀表分別進行校準。這種校準方法效率低下，不能反映測量系統(tǒng)的整體誤差。本文著重介紹了電力變壓器試驗測量系統(tǒng)整體校準方法的原理與設(shè)計、現(xiàn)場應(yīng)用和測量數(shù)據(jù)分析，證明了整體校準方法可以真實反映綜合測量誤差。經(jīng)過排查整改可以有效降低測量系統(tǒng)的誤差，從而提高測量數(shù)據(jù)的準確性。

關(guān)鍵詞：電力變壓器試驗測量系統(tǒng)；整體校準；綜合誤差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.161

0 引 言

電力變壓器試驗測量系統(tǒng)（以下簡稱“測量系統(tǒng)”）用來測量電力變壓器空載有功功率損耗、負載有功功率損耗等，由電流互感器、電壓互感器（分壓器）、測量儀表、誤差修正單元和連接電纜組成。2010年5月，某企業(yè)采用兩臺相同型號的測量系統(tǒng)對電力變壓器進行測試，但是測量后數(shù)據(jù)相差較大。于是用傳統(tǒng)校準法對測量系統(tǒng)中的電壓互感器、電流互感器、測量儀表分別進行校準，顯示校準結(jié)果都在誤差范圍之內(nèi)。經(jīng)過分析，在對電壓互感器、電流互感器和測量儀表進行分項校準時，只能單純顯示分項的誤差，忽略了中間連線的誤差，即得到的不是設(shè)備的整體誤差。由此，研究開發(fā)了一種整體校準的方法，能夠避免測量系統(tǒng)傳統(tǒng)校準方法的缺點和不足，真實反映測量系統(tǒng)的綜合誤差的校準方法。

1 原 理

對測量系統(tǒng)進行整體校準，用標準功率分析儀得到標準電壓、電流、有功功率等數(shù)據(jù)，被校功率分析儀得到被校電壓、電流、有功功率等數(shù)據(jù)，比較兩者得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得到綜合誤差的大小。具體原理為校準時，完全模擬在電力變壓器試驗中的工作狀態(tài)，用電壓源與升壓器生成與試驗電壓相符的校準電壓值，標準電壓互感器與被試電壓互感器的輸入端與升壓器的輸出端并聯(lián)取得的校準電壓，電流源與升流器生成與試驗電流相符的電流值，標準電流互感器、被校電流互感器的輸入端與升流器的輸出端串聯(lián)取得的校準電流，用標準功率分析儀顯示標準電壓、電流、有功功率等數(shù)據(jù)，用被校功率分析儀顯示被校系統(tǒng)電壓、電流、有功功率數(shù)據(jù)?？刂齐妷涸瓷列枰实碾妷簽?.1-200kV，控制電流源升至需要校準的電流為0.1-2000A，控制電壓、電流之間的角度至功率因數(shù)值0.01-1滯后，用以控制功率因數(shù)，即可產(chǎn)生所需要的電壓、電流和所需要的功率因數(shù)；比較被校功率分析儀和標準功率分析儀電的電壓、電流、有功功率，經(jīng)過計算即可得到測量系統(tǒng)綜合誤差的大小，達到測量系統(tǒng)整體校準的目的。測量原理圖為圖1所示。如果校準后誤差異常，也可利用排除法查找系統(tǒng)出現(xiàn)故障的位置，進而解決問題，減小測量誤差。

2 現(xiàn)場應(yīng)用

2015年6月，某企業(yè)委托對其電力變壓器試驗測量系統(tǒng)進行校驗，確定設(shè)備測量誤差。本次測量采用整體校準的方法，接線按照原理圖圖1進行。

將標準電壓互感器、升壓器與被試電壓互感器一次并聯(lián)。將標準電流互感器、升流器與被試電流互感器串聯(lián)。將功率分析儀放置在被試電壓互感器、電流互感器較近的位置，接好一次、二次線將電壓、電流源、功率分析儀信號線連接到計算機。計算并調(diào)節(jié)電壓源至需要電壓，計算并調(diào)節(jié)電流源至需要電流，調(diào)節(jié)電壓電流的角度之所需要的功率因數(shù)。啟動電壓源、啟動電流源輸出，被試功率分析儀通信接口與計算機通信，直接在計算機上讀取兩個功率分析儀的數(shù)據(jù)，計算誤差。

3 測量系統(tǒng)整體校準試驗數(shù)據(jù)分析

試驗過程中，固定標準電壓互感器的數(shù)值為1kV，調(diào)節(jié)電流互感器的數(shù)值CT從小到大（5A-100A），讀取標準功率分析儀和被校功率分析儀中電壓U、電流I、功率P、功率因數(shù)cos的數(shù)值，即可得到測量系統(tǒng)綜合誤差的大小。試驗中，得出了功率因數(shù)分別為1、0.5、0.1、0.05時測量系統(tǒng)綜合誤差，選取功率因數(shù)為0.05時測試系統(tǒng)A相的綜合誤差為例進行數(shù)據(jù)分析。

由表1看出，電流、電壓誤差相差不大，但是功率誤差相差較大。當C=0.05，CT=5.0A，PT=1.0kV時，此時功率誤差百分數(shù)最大高達6.13%。功率誤差較大，建議對測量系統(tǒng)進行排查。

經(jīng)過排查，確定誤差是由于測量系統(tǒng)中某一接觸器長期使用老化而接觸不良所致。更換接觸器后，繼續(xù)進行整體校準，測量更換接觸器后測量系統(tǒng)的功率誤差。同樣選取功率因數(shù)為0.05時更換接觸器后測試系統(tǒng)的A相綜合誤差為例進行數(shù)據(jù)比對。

從表2可以看出，更換交流接觸器后，當功率因數(shù)C=0.05時，功率誤差百分數(shù)為1.57%-2.90%。當C=0.05，CT=5.0A，PT=1.0kV時，此時功率誤差百分數(shù)為2.90%；更換接觸器前，功率誤差百分數(shù)為6.13%，下降111.4%。

可見用傳統(tǒng)校準法對測量系統(tǒng)中的電壓互感器、電流互感器、測量儀表分別進行校準不能反映出測量系統(tǒng)的綜合誤差。利用整體校準的方法，可以真實反映綜合測量誤差的大小，并經(jīng)過排查整改可以有效降低測量系統(tǒng)的誤差，從而提高測量數(shù)據(jù)的準確性。

4 結(jié)束語

電力變壓器試驗測量系統(tǒng)整體校準方法能夠有效避免傳統(tǒng)校準方法的缺點和不足，是一種提高校準效率、能夠反映測量系統(tǒng)綜合誤差的校準方法。這種校準方法經(jīng)過反復試驗、改進，已經(jīng)基本成熟。相信在不久的將來，電力變壓器試驗測量系統(tǒng)整體校準方法會廣泛應(yīng)用于廣大電力變壓器生產(chǎn)企業(yè)，從而帶動整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

[1]Oskars Peter，S.P.Mehta.Calibration of Test Systems for Measuring Power Losses of Transformers[M].NBS Industrial Research Associate Agreement，August 1985：1-13.

[2]王勤，王樂仁，章述漢等.JJG 313-2010 測量用電流互感器[S]. 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗總局，2011，05（05）：1-11.

[3]王勤，雷民，王樂仁等.JJG 314-2010 測量用電壓互感器[S]. 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗總局，2011，05（05）：1-10.

[4]錢鐘泰，許秀葉，王積海等.JJG 780-1992交流數(shù)字功率表檢定規(guī)程 [S].國家技術(shù)監(jiān)督總局，1993，01（01）：747-752.

作者簡介：張志濤（1981-），男，高級工程師，研究方向：產(chǎn)品質(zhì)量檢驗。endprint