具有測(cè)溫功能的電壓互感器校驗(yàn)儀設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉 罡，周 浩，姜春陽(yáng)，曾 輝

（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430074）

0 引言

電壓互感器校驗(yàn)為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器和被檢電壓互感器之間誤差的試驗(yàn)裝置，其控制面板可以顯示互感器比值誤差和相位誤差。根據(jù)JJG 1021—2007《電力互感器檢定規(guī)程》與JJG 314—2010《測(cè)量用電壓互感器檢定規(guī)程》規(guī)定，試驗(yàn)溫度亦需滿足要求［1-2］，因此即時(shí)溫度的采集和讀取顯得尤為重要。然而，由于現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件所限或試驗(yàn)人員疏忽等原因，測(cè)量溫度常出現(xiàn)試驗(yàn)后進(jìn)行補(bǔ)記的現(xiàn)象，導(dǎo)致誤差數(shù)據(jù)可信度降低。

為解決上述問題，提出一種具有溫度測(cè)量功能的電壓互感器校驗(yàn)儀裝置，從校驗(yàn)儀供電回路引入電源對(duì)電子式溫度計(jì)供電，將電子式溫度計(jì)嵌入互感器校驗(yàn)儀中，使得試驗(yàn)人員在進(jìn)行誤差讀取的同時(shí)得到現(xiàn)場(chǎng)的即時(shí)溫度，使得到的誤差數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。

1 裝置整體分析

裝置主要由傳統(tǒng)的電子式互感器校驗(yàn)儀和溫度測(cè)量裝置組成，其系統(tǒng)接線如圖1 所示。系統(tǒng)采用低端測(cè)差線路，電子式互感器校驗(yàn)儀供電回路V 與標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器二次側(cè)a0和x0并聯(lián)，測(cè)差回路ΔV與標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器二次側(cè)x0、被檢電壓互感器二次側(cè)x相連，標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器二次側(cè)a0與被檢電壓互感器二次側(cè)a相連。溫度測(cè)量裝置并聯(lián)接入到校驗(yàn)儀供電回路V 中，正常試驗(yàn)時(shí)溫度測(cè)量裝置輸入電壓保持在，經(jīng)過分壓電路降壓以及整流濾波電路和穩(wěn)壓電路得到+5V 直流電壓對(duì)溫度測(cè)量裝置內(nèi)部電子式供電。

圖1 裝置的系統(tǒng)接線

2 溫度測(cè)量裝置硬件設(shè)計(jì)

溫度測(cè)量裝置主要由電阻電容分壓電路、單相橋式整流濾波電路、穩(wěn)壓電路以及電子式溫度計(jì)組成［3］，其硬件結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 測(cè)溫裝置的硬件結(jié)構(gòu)

2.1 阻容分壓電路

阻容分壓電路結(jié)構(gòu)如圖3 所示。該電路將電壓互感器二次側(cè)產(chǎn)生的電壓通過分壓輸出12V 直流電壓。電路主要由分壓電阻R1、R2和分壓電容C1、C2組成，須滿足R1C1=R2C2。同時(shí)須考慮當(dāng)其中某一電阻發(fā)生短路時(shí)短路電流較小且選用常用規(guī)格電阻和電容，通過驗(yàn)證電阻R1設(shè)計(jì)值為4 kΩ，R2為1 kΩ，電容C1設(shè)計(jì)值為500 pF，C2為2 000 pF，輸入端UI額定電壓為交流57.7 V，通過分壓電路降壓得到約12 V 交流電壓U0。

2.2 整流濾波電路

整流濾波電路主要由橋式整流電路、濾波電容和負(fù)載電阻組成，結(jié)構(gòu)如圖4 所示。橋式整流電路中D1—D4 為1N4007 型整流二極管，由于二極管的單向?qū)ㄌ匦钥蓪⒔涣麟妷鹤優(yōu)椴黄交绷麟妷?，?jīng)濾波電容C0濾波后變?yōu)槠交绷麟妷?。由于輸出端?shí)際接阻性負(fù)載7805 電路，故實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)負(fù)載電阻R0可不接。

圖3 阻容分壓電路

圖4 整流濾波電路

2.3 穩(wěn)壓電路和電子式溫度計(jì)

三端集成穩(wěn)壓電路7805 和電子式溫度計(jì)的電路結(jié)構(gòu)如圖2 所示。7805 的輸入端與整流濾波電路相連，實(shí)際使用時(shí)，中間可串聯(lián)一導(dǎo)通二極管防止輸入端加載反方向電壓燒壞7805，輸出端與電子式溫度計(jì)相連。電子式溫度計(jì)可選用TEP11 型電子式溫度計(jì)，其工作溫度范圍為-50～200 ℃，保證在現(xiàn)場(chǎng)極端溫度條件下試驗(yàn)溫度的正常顯示。另外，在實(shí)際使用時(shí)可在7805 背面加上散熱片防止其過熱燒壞［4］。

3 電子式互感器校驗(yàn)儀的檢定

為驗(yàn)證傳統(tǒng)的電子式互感器校驗(yàn)儀本身的計(jì)量性能，采用0.2 級(jí)HESH 型互感器校驗(yàn)儀整體檢定裝置對(duì)該電子式互感器校驗(yàn)儀的計(jì)量性能進(jìn)行檢定，檢定項(xiàng)目和結(jié)果如表1 所示，試驗(yàn)結(jié)果滿足JJG169—2010《互感器校驗(yàn)儀檢定規(guī)程》2 級(jí)電子式互感器校驗(yàn)儀的要求［5］，證明該電子式互感器校驗(yàn)儀可開展現(xiàn)場(chǎng)電壓互感器的試驗(yàn)。

表1 電子式互感器校驗(yàn)儀的檢定項(xiàng)目及結(jié)論

4 實(shí)際條件下的試驗(yàn)結(jié)果及分析

為驗(yàn)證該電壓互感器校驗(yàn)儀在不同現(xiàn)場(chǎng)條件下的性能，選取不同時(shí)間不同電壓等級(jí)變電站進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)。

4.1 夏季220 kV 電容式電壓互感器試驗(yàn)

為驗(yàn)證高溫條件下本裝置的校驗(yàn)性能，選取某220 kV 變電站1 號(hào)母線0.2 級(jí)電壓互感器進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，選取的標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)施如表2 所示，依據(jù)JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規(guī)程》 對(duì)A、B、C三相分別進(jìn)行誤差試驗(yàn)［6］，功率因數(shù)取0.8，試驗(yàn)結(jié)果如表3 所示。JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規(guī)程》 規(guī)定0.2 級(jí)電壓互感器比值誤差應(yīng)小于0.2%，相位誤差應(yīng)小于10′，由表3 可知比值誤差最大值為-0.054%，相位誤差最大值為5.1′，滿足規(guī)程要求。試驗(yàn)結(jié)果表明本裝置在高溫條件下性能良好。

表2 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備信息

4.2 冬季500 kV 電容式電壓互感器試驗(yàn)

為驗(yàn)證低溫條件下本裝置的校驗(yàn)性能，選取某500kV 變電站1 號(hào)主變壓器電壓互感器進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，選取的標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)施如表4 所示，依據(jù)JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規(guī)程》 對(duì)A、B、C三相分別進(jìn)行誤差試驗(yàn)，功率因數(shù)取0.8，試驗(yàn)結(jié)果如表5 所示。JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規(guī)程》 規(guī)定0.2 級(jí)電壓互感器比值誤差應(yīng)小于0.2%，相位誤差應(yīng)小于10′，由表5 可知比值誤差最大值為0.077%，相位誤差最大值為3.2′，滿足規(guī)程要求。試驗(yàn)結(jié)果表明本裝置在低溫條件下性能良好。

表3 夏季220 kV 電容式電壓互感器三相試驗(yàn)結(jié)果

表4 標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備信息

表5 夏季500 kV 電容式電壓互感器三相試驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

提出一種具有溫度測(cè)量功能的電壓互感器校驗(yàn)儀裝置，對(duì)其中溫度測(cè)量裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)，給出阻容分壓電路、整流濾波電路、7805 穩(wěn)壓電路以及電子式溫度計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。采用0.2 級(jí)互感器校驗(yàn)儀整體檢定裝置對(duì)本裝置進(jìn)行誤差檢定，滿足2 級(jí)電子式互感器校驗(yàn)儀要求，可以開展現(xiàn)場(chǎng)檢定。在夏季和冬季分別對(duì)某220 kV 和某500 kV 變電站電容式電壓互感器進(jìn)行驗(yàn)證性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常，溫度顯示功能良好。