電壓互感器試驗設(shè)備技術(shù)改進(jìn)與分析

魏軍華

（中煤第九十二工程有限公司，河北 邯鄲 056106）

1 電壓互感器試驗設(shè)備技術(shù)現(xiàn)狀分析

目前在施工現(xiàn)場，互感器試驗大多都是采用分立試驗方法，即使用常規(guī)的分立儀器儀表對電壓互感器進(jìn)行試驗，試驗接線煩瑣，準(zhǔn)確度低，需要多人協(xié)調(diào)工作，對互感器拆接線煩瑣復(fù)雜，很難保證檢查接線的正確性，極易出現(xiàn)差錯，費工費時，勞動強(qiáng)度大，安全性低。

因此須要對電壓互感器的交接試驗設(shè)備技術(shù)提出新的要求，能夠?qū)﹄妷夯ジ衅髟囼灢僮鞲颖憬?、試驗?shù)據(jù)更加精確、并且很大程度地提高試驗過程的安全性和試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。電壓互感器試驗設(shè)備技術(shù)創(chuàng)新思路為：技術(shù)層面采用電壓互感器停電不拆線試驗（在線測試）；設(shè)備層面采用一種綜合試驗裝置，這種裝置可實現(xiàn)對成組的電壓互感器能夠三相同時高效精準(zhǔn)地進(jìn)行多項測試試驗。

2 電壓互感器試驗設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究及改進(jìn)方案

2.1 測試信號源精度與電源隔離變換技術(shù)

測試的結(jié)果準(zhǔn)確與否，關(guān)鍵要求裝置要有高度精確的穩(wěn)壓電源及信號輸出源，才能保證試驗及測試的精度；為了減少現(xiàn)場對不同試驗項目測試時拆接線的次數(shù)及更換測試儀器的次數(shù)，還要保證試驗人員、被試設(shè)備及試驗裝置的安全，要求裝置要具有隔離、直流逆變、交流變頻的綜合輸出功能。電源便于現(xiàn)場選取, 采用交直流（ 單相 AC 220 V 或DC 24 V）雙輸入，輸出功率不小于1000 W，滿足一般測試使用。

測試裝置交流電源輸入變換單元使用一塊寬輸入 AC 165～265 V，輸出 DC 24 V/50 A 電源模塊，它是一塊專用開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊；隔離單元采用高精度直流變換的升壓輸出模塊，該電源模塊輸入電壓為DC 24 V，恒壓恒流輸出為DC 48 V/20 A 穩(wěn)壓電源模塊；逆變變頻電源輸出單元選用新型專用控制芯片為HT3117，驅(qū)動芯片為IR2110 的大功率IGBT單元三相逆變輸出源模塊，該模塊可輸出純正弦波并且采用輸入輸出隔離的方案，逆變輸入電壓DC 48 V， 輸出可調(diào)電壓3相 AC 0～220 V/5 A，可調(diào)頻率0～160 Hz； 升壓部分采用帶抽頭升壓變壓器200/250/2500 V，變壓器原邊是三角型聯(lián)接，副邊是星型聯(lián)接，在變壓器輸出端設(shè)高頻濾波器，用于高次諧波的抑制。裝置原理如圖1 所示。

圖1 裝置原理圖

該裝置采用具有三級隔離的高精度開關(guān)穩(wěn)壓電源變換、直流逆變交流變頻電源技術(shù)和變壓器升壓方案，為實現(xiàn)在線測試及試驗人員人身及設(shè)備安全提供了保證，為精確測量提供有力支撐。

2.2 模擬電壓電流測量數(shù)字顯示與控制技術(shù)

測試裝置測量和顯示單元選用大型觸摸嵌入式儀表綜合顯示屏，代替分立儀表，具有數(shù)據(jù)顯示集中，內(nèi)嵌CPU 多通道數(shù)據(jù)采樣轉(zhuǎn)換、顯示存儲和輸出控制電路，畫面切換可顯示各組測試數(shù)據(jù)、程控輸出各電量數(shù)據(jù)及控制界面。通過測試控制程序，可依據(jù)測試子菜單功能需求自動輸出多組固定或程控可調(diào)幅值及頻率的電壓，可以按高刷新率正確在顯示相關(guān)電路的電壓電流模擬量，或通過相關(guān)計算將計算數(shù)值（如比值、相位等）進(jìn)行顯示和存儲，可記憶存儲查看和打印200 組歷史測試數(shù)據(jù)。裝置具有6 路交流電壓測量顯示，其中3 路為交流輸出電壓的測量顯示，3 路為交流輸入電壓的測量顯示，并計算記錄對應(yīng)電壓比值；3 路交流電流測量顯示，并記錄60 組不同時刻電流與前述電壓對應(yīng)的值；1路直流電壓測量顯示，1 路直流電流測量顯示，1 路頻率調(diào)整值顯示，1 路可調(diào)交流電壓調(diào)整值顯示，同步計時時間顯示，測量阻抗及直流電阻顯示。交流電壓顯示0～2500 V，交流電流顯示0～10 A，直流電壓顯示 0～30 V，時間測量 0～1000 s，阻抗及電阻顯示0～20 kΩ，以上數(shù)值顯示3 位小數(shù)，頻率顯示0～150 Hz，精度2 位小數(shù)。測試裝置的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用2 塊UT-5508 專用A/D 模擬量測量模塊， 每塊模塊有8 路16 位高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，顯示屏設(shè)有RS485 通信接口，可在PC 端使用通信軟件進(jìn)行監(jiān)視、記錄和查看試驗數(shù)據(jù)。

該裝置編程算法合理完善，控制靈活，經(jīng)專門計量檢測機(jī)構(gòu)校驗及校準(zhǔn)，試驗測試數(shù)據(jù)精度高（可達(dá)0.5 級），結(jié)果判斷正確性高，測試導(dǎo)線采用專用插接式連接，接線可靠，安全方便快捷，操作調(diào)節(jié)簡單人性化。

3 電壓互感器試驗技術(shù)方案的改進(jìn)

3.1 試驗技術(shù)方案的描述

該互感器綜合試驗裝置的研制及試驗技術(shù)是在對試驗規(guī)程的深刻理解上，對傳統(tǒng)試驗方法的一項技術(shù)改進(jìn)和電子測試技術(shù)的綜合應(yīng)用，采用停電在線測試技術(shù)，可對成組電磁型電壓互感器進(jìn)行二次繞組空載電流試驗、勵磁特性試驗、繞組直流電阻試驗、極性和變比試驗，并且一次性完成三相的試驗測試?？蓪@組連同套管對外殼的感應(yīng)耐壓試驗試驗，還配合電壓繼電保護(hù)試驗，提供三相電壓及開口電壓信號，用于電壓小母線模擬帶電檢查試驗， 比較靈活地進(jìn)行電壓二次回路接線檢查試驗。

3.2 試驗技術(shù)的保證措施

根據(jù)本試驗方法的特殊性，應(yīng)有專人編制和制定安全專項措施，試驗負(fù)責(zé)人嚴(yán)格審定安全專項措施和方案實施保證措施，并且明確各項保證措施的實施責(zé)任人，相關(guān)試驗人員應(yīng)了解試驗內(nèi)容與步驟。試驗現(xiàn)場要求電氣技術(shù)人員與試驗人員相溝通，從相關(guān)二次原理設(shè)計圖紙研究開始，深入現(xiàn)場了解柜體結(jié)構(gòu)與熟悉安裝接線情況，必須保證系統(tǒng)已停電，確定被試物與非相關(guān)的試驗相隔離，抽出式配電柜TV小車應(yīng)保證在試驗位置，固定式開關(guān)柜應(yīng)保證上隔離開關(guān)在斷開位置，確定各項試驗的導(dǎo)線接線位置，無關(guān)人員已撤離現(xiàn)場，已布置安全隔離警示，試驗人員應(yīng)嚴(yán)格遵守電工操作規(guī)程。

4 電壓互感器試驗技術(shù)改進(jìn)方案具體應(yīng)用

以常規(guī)電壓互感器柜的典型接線為例，介紹使用電壓互感器綜合試驗裝置及在線測試技術(shù)進(jìn)行互感器各項交接試驗的技術(shù)要點。

4.1 電壓二次回路檢查試驗、電壓互感器變比、直流電阻試驗技術(shù)

進(jìn)行變比和繞組直流電阻測量時，測試導(dǎo)線連接互感器一次側(cè)A、B、C、N 和二次側(cè)端子排引出線 a、b、c、l、N600 兩組導(dǎo)線，如圖2所示。

圖2 試驗接線圖

將測試裝置對應(yīng)端接在電壓互感器的一二次側(cè)即可，先按檢查功能，裝置先初步自動判斷互感器內(nèi)部及測試導(dǎo)線接線正確性，是否可以進(jìn)行下一步測量，正確后按測量功能進(jìn)行互感器變比和一二次側(cè)繞組直流電阻值測量，裝置內(nèi)部自動轉(zhuǎn)換輸出電壓類型并自行計算并顯示相應(yīng)試驗數(shù)據(jù)，也可以在測試裝置的最大輸出值范圍內(nèi)隨意選擇手動加載電壓值，但盡量取整，這樣可通過直接讀取二次電壓的測量值即為變比值，完成變壓比的測量。通過變比的測量值和一二次電壓相位測量值以及測得的開口電壓值，判斷整組電壓互感器接線的正確性。注意：進(jìn)行以上試驗要嚴(yán)格區(qū)分裝置與互感器一二次側(cè)接線的標(biāo)識，避免人員與設(shè)備安全受到威脅。

4.2 空載電流、勵磁特性試驗技術(shù)

二次繞組空載電流試驗、勵磁特性曲線測制，試驗裝置電壓輸出僅須連接互感器二次側(cè)端子排引出線a、b、c、N600一組線，裝置分自動5 段從0 V至互感器的1.2 倍額定電壓值加載電壓，記錄期間對應(yīng)時刻電流值，即完成本組空載電流的試驗，可手動記錄多點電壓和對應(yīng)時刻的電流值。手動整理繪圖即可得出該組電壓互感器的伏安勵磁特性曲線，裝置內(nèi)部也可依據(jù)程序自動記錄伏安特性試驗數(shù)值，并繪出伏安特性曲線圖像。注意：進(jìn)行此項試驗電壓互感器一次側(cè)N 端必須接地，一次側(cè)線端不得連接任何測試導(dǎo)線。

4.3 感應(yīng)耐壓試驗、小母線模擬帶電試驗技術(shù)

接線同4.2試驗，試驗時一般將電壓輸出的頻率調(diào)整到100～150 Hz，幅值調(diào)整到規(guī)定數(shù)值即可，感應(yīng)耐壓須在電壓互感器一次側(cè)用高壓顯示器測量監(jiān)視，時間按規(guī)范計算執(zhí)行。設(shè)置完成后啟動試驗， 裝置自動分三次分相完成電壓互感器的感應(yīng)耐壓試驗。當(dāng)把互感器輸出開關(guān)閉合時，將電壓調(diào)整為100 V/50 Hz，將系統(tǒng)的電壓小母線模擬帶電，可檢查電壓并列回路及各柜內(nèi)電壓回路的接線正確性情況，根據(jù)檢查測量結(jié)果分析線路及設(shè)備接線的正確性。注意：進(jìn)行此項試驗電壓互感器一次高壓N端必須接地，一次線端連接測試導(dǎo)線必須拆下。

5 結(jié)束語

因測試儀裝置電源是與電網(wǎng)電源相隔離的，本試驗方法的特點主要是電壓互感器停電在線測試試驗，可對電壓互感器在不拆線的情況下進(jìn)行試驗，接線簡單，而對設(shè)備及人員安全不會造成傷害，裝置的控制及顯示程序功能相當(dāng)完備靈活，多項試驗項目可以一次性多項自動試驗完成，且不用大量的改變接線，節(jié)約時間，勞動強(qiáng)度低，試驗設(shè)備操作簡單便捷，試驗過程安全性高。