一種電流互感器誤差現(xiàn)場檢定裝置

黃 青

(山西省機(jī)電設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

電流互感器是發(fā)電廠、變電所等輸電、供電系統(tǒng)中不可缺少的一種電器；在實驗室，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器與標(biāo)準(zhǔn)電流表、標(biāo)準(zhǔn)功率表、標(biāo)準(zhǔn)電度表配合使用，可以檢定低標(biāo)準(zhǔn)、低準(zhǔn)確度的電流表、功率表和電度表[1]。全自動電流互感器誤差測試臺等設(shè)備檢定被檢電流互感器誤差大部分采用電流比較測差法，也就是檢定被檢電流互感器誤差時，被檢電流互感器二次負(fù)荷由電流負(fù)荷箱提供，升流器給被檢電流互感器、標(biāo)準(zhǔn)電流互感器提供一次電流，將二者的二次差流輸入校驗儀，而后由校驗儀測出被檢電流互感器相對于標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的誤差[2]。采用這種電流互感器誤差檢定方法，需要現(xiàn)場有大電流電源設(shè)備、一次電流導(dǎo)線、相同電流比的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和電流負(fù)荷箱。當(dāng)一次電流高于1 000 A時，需要的電源設(shè)備容量高達(dá)數(shù)十千伏安，體積龐大，且大電流導(dǎo)線線徑太粗，接線有困難，在現(xiàn)場檢定電流互感器誤差時極不方便。

在互感器二次壓降測導(dǎo)納即測誤差的基礎(chǔ)上[3]，進(jìn)一步發(fā)展并提出“低壓外推法測電流互感器誤差”，該檢定裝置由微機(jī)式校驗儀和相應(yīng)的軟硬件組成，無需大電流電源設(shè)備、無需相同電流比的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和電流負(fù)荷箱就可以現(xiàn)場檢定電流互感器誤差，從而使現(xiàn)場電流互感器誤差的檢定變得方便快捷，也不需要其他輔助設(shè)備，簡化了檢定流程和諸多輔助工作。此裝置體積小、重量輕，擴(kuò)大了電流比，具有人機(jī)交互、數(shù)據(jù)保存、歷史查詢等許多擴(kuò)展功能，同時擁有彩色觸摸大屏，而且增添了許多新功能，特別適用于現(xiàn)場電流互感器誤差的檢定，操作更加方便，還減少了許多安全隱患，滿足了客戶的實際需求。

1 裝置原理

電流互感器電流比Ki與電壓互感器電壓比Ku相等，如式(1)所示：

Ku=U1nU2n=N2N1=I1nI2n=Ki.

(1)

其中：U1n為一次繞組額定電壓；U2n為二次繞組額定電壓；N1為一次繞組匝數(shù)；N2為二次繞組匝數(shù)；I1n為一次繞組額定電流；I2n為二次繞組額定電流。

基于工作現(xiàn)場的電流互感器與相應(yīng)的電壓互感器的誤差相同，將被檢電流互感器當(dāng)作電壓互感器進(jìn)行誤差檢定和上級朔源，按照電壓互感器在相當(dāng)于200%～1 000%額定電流(電壓)下測被檢電流互感器的誤差和導(dǎo)納等參數(shù)，再通過在低壓下測其導(dǎo)納，外推出在低壓即1%或5%～120%額定電流(電壓)和額定負(fù)荷及下限負(fù)荷或?qū)嶋H負(fù)荷下的誤差。

由于給被檢電流互感器輸入的是二次勵磁電流(電流互感器二次的誤差電流)，因此盡管被檢電流互感器一次電流高達(dá)5 000 A～25 000 A，在現(xiàn)場檢定時也只需要10 VA容量的電源設(shè)備就可以了。這樣就可以用低容量的電源設(shè)備檢定工作現(xiàn)場大電流的電流互感器，為現(xiàn)場檢定工作帶來許多方便。

2 規(guī)格和用途

電流互感器誤差現(xiàn)場檢定裝置中標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的準(zhǔn)確級為0.05級(相當(dāng)于0.05S級標(biāo)準(zhǔn)電流互感器)，校驗儀的準(zhǔn)確級為2級，檢定現(xiàn)場電流互感器的綜合誤差小于被檢互感器誤差限值的1/3，滿足檢定電流互感器的要求；此裝置在檢測過程中，可自動檢測被檢互感器的電流比，自動檢查被檢互感器二次繞組是否有短路匝和一次或二次是否開路或短路、變比是否正確以及二次是否接觸不良等狀況，以便進(jìn)行正確的測試。同時測試并顯示被檢互感器的有關(guān)參數(shù)：如匝數(shù)補(bǔ)償值、二次繞組內(nèi)阻抗，且根據(jù)測試結(jié)果，推算出補(bǔ)償匝數(shù)、鐵芯材料、截面、最大磁導(dǎo)率下的磁場強(qiáng)度和儀表保安系數(shù)(FS)等參考值，以初步考核儀表保安系數(shù)是否合格。也可用來檢定其他特殊電流比(包括(5～20)/5 A和(5～20)/1 A)的電流互感器,只要外附一只0.02級相應(yīng)變比的小電流互感器組成級聯(lián)檢定線路就可以實現(xiàn)；還可用來測定5P級和10P級電流比為(25～25 000)/5 A和(25～5 000)/1 A的保護(hù)用電流互感器在額定負(fù)荷和額定電流下的誤差，同時根據(jù)所測參數(shù)推算出其準(zhǔn)確限值系數(shù)(ALP)的參考值，以初步考核其是否合格。被檢電流互感器的電流比即裝置內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)電流比如表1所示。

表1 裝置內(nèi)附標(biāo)準(zhǔn)互感器的電流比

3 測量被檢電流互感器誤差

該電流互感器誤差現(xiàn)場檢定裝置由標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器、升壓器、電子電源和微機(jī)式互感器校驗儀、定制軟件操作系統(tǒng)等組成。

3.1 接線方法

電流互感器誤差現(xiàn)場檢定線路接線原理圖如圖1和圖2所示。

圖1 電流互感器誤差現(xiàn)場檢定線路(共同接地) 圖2 電流互感器誤差現(xiàn)場檢定線路(分別接地)

3.2 參數(shù)設(shè)置

接通電源，進(jìn)入液晶屏測試主界面，參數(shù)值顯示為上次測試時設(shè)置的參數(shù)，若與本次測試的參數(shù)值相同，無需改變，直接按“測量”鍵即可；如需改變，輸入新參數(shù)值。以設(shè)置“一次電流”為例介紹參數(shù)設(shè)置方法：

在參數(shù)設(shè)置欄，觸摸界面一次電流下方數(shù)字，黑色數(shù)字會伴聲“嘀”變?yōu)榧t色，觸摸操作欄中▲或▼切換參數(shù)值大小，選好設(shè)置值，按確認(rèn)鍵，一次電流值設(shè)置結(jié)束。同理依次可設(shè)置二次電流、額定負(fù)荷、下限負(fù)荷和功率因數(shù)。全部參數(shù)設(shè)置完成后，進(jìn)入誤差測試。

3.3 測量過程

按操作欄中“測量”鍵，校驗儀開始工作，液晶屏下方實時顯示當(dāng)前任務(wù)。

3.3.1 測量直流電阻

此時，屏幕下方會顯示“正在測電阻 電阻R=?”。

3.3.2 檢查線路

升電流在1%～3%額定電流下檢查線路，裝置顯示比值差f(%)、相位差δ(′)和額定電流百分?jǐn)?shù)a(%額定電流)，如比值差讀數(shù)小于3%，線路正確。

如果接線不正確，有以下幾種可能：

(1) 如果被檢電流互感器極性反，則蜂鳴器報警，在液晶屏下方工作狀態(tài)指示欄顯示“極性反”，裝置自動退回零位，停止工作。此時應(yīng)按下面板上的復(fù)位鍵，檢查線路按圖1或圖2重新連接線路，再次重復(fù)升流線檢。

(2) 如發(fā)現(xiàn)存在二次開路，則蜂鳴器報警，在液晶屏下方工作狀態(tài)指示欄顯示“二次開路”，裝置自動退回零位，停止工作。此時應(yīng)按下面板上的復(fù)位鍵，檢查線路按圖1或圖2重新連接線路，再次重復(fù)升流線檢。

(3) 如變比設(shè)置錯誤，則蜂鳴器報警，在液晶屏下方工作狀態(tài)指示欄中顯示正確的變比值(或其相近值)。如參數(shù)設(shè)置時輸入的一次電流值為600 A，實際一次電流值為500 A，則在狀態(tài)欄顯示“一次電流應(yīng)為500”，裝置自動退回零位，等待下一步操作指令。此時應(yīng)按下復(fù)位鍵，重新輸入正確的一次電流值，再開始測試。

3.3.3 退磁

采用開路退磁。升電流，裝置在比值差、相位差和額定電流百分?jǐn)?shù)處依次顯示導(dǎo)納的實部和虛部的值G(mS)和B(mS)。當(dāng)G達(dá)到最小值時，退磁結(jié)束，進(jìn)入測比值差補(bǔ)償值程序。

3.3.4 測變比誤差

百分表從0開始升至120%，比差值顯示為實際變比誤差值；百分表從120%降至0時顯示為比差值補(bǔ)償值。

3.3.5 測電流誤差

升電流，在額定負(fù)荷下，測1%、5%、20%、100%、120%額定電流的誤差，測試完畢后，自動降到零位。然后升電流，測下限負(fù)荷下的5%、20%、100%、120%的電流誤差。

3.4 注意事項

(1) 檢定工作開始前，被檢互感器高壓繞組一定要經(jīng)過放電處理后才允許按圖1或圖2進(jìn)行接線，相鄰高壓線間距應(yīng)有足夠的距離，以確保人身和設(shè)備安全。

(2) 被檢互感器和裝置的接地端鈕必須全部可靠接地。

(3) 裝置應(yīng)保持常溫，不得高溫烘烤、受凍或陽光直射，以免影響液晶屏正常顯示。

(4) 裝置與計算機(jī)之間的通訊線禁止帶電插拔。

(5) 裝置用三芯電源線接地，保險絲為1 A。

4 結(jié)語

介紹了一種新型電流互感器誤差檢定裝置，該裝置確實簡化了工作現(xiàn)場大電流導(dǎo)線的聯(lián)接，可以減少大容量電流標(biāo)準(zhǔn)的使用，減輕測試人員的勞動強(qiáng)度，提高檢定工作效率，消除諸多安全隱患，將繁瑣復(fù)雜的現(xiàn)場測試工作變得簡便快捷準(zhǔn)確，填補(bǔ)了行業(yè)空白，得到了專家、學(xué)者、同行和客戶的廣泛好評。