基于“電壓法”的組合互感器誤差測(cè)試方法

周 桐，鄭永杰

(中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院集團(tuán)有限公司，北京 100044)

0 引言

組合互感器是由三相電壓互感器和三臺(tái)(或兩臺(tái))單相電流互感器組合形成一體的供電力系統(tǒng)三相電能計(jì)量、測(cè)量用的互感器,廣泛用于35 kV或10 kV電壓等級(jí)的大用戶(hù),其準(zhǔn)確度直接關(guān)系到供用電雙方電能的貿(mào)易結(jié)算,需定期對(duì)組合互感器進(jìn)行準(zhǔn)確度校準(zhǔn)。目前對(duì)于組合互感器的校準(zhǔn)采用三相電壓和三相(或兩相)電流同時(shí)加載的方法,其測(cè)試依據(jù)為JJG1165—2019《三相組合互感器檢定規(guī)程》,該規(guī)程需要大容量的三相升壓升流裝置、三相標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器和高壓標(biāo)準(zhǔn)電流互感器,現(xiàn)場(chǎng)檢定很不方便。對(duì)于電流互感器和電壓互感器的檢定,還可采用間接法,文獻(xiàn)[1]闡述了“低壓外推法”檢定電流互感器的原理,文獻(xiàn)[2]闡述了“負(fù)荷外推法”檢定電流互感器的方法,文獻(xiàn)[3]表述了采用“低校高”法檢定電壓互感器的原理線路,三種方法為現(xiàn)場(chǎng)檢定電流互感器和電壓互感器提供了新的思路和技術(shù)支撐,但是上述方法依然需要兩套設(shè)備,對(duì)于電流互感器和電壓互感器組合為一體的三相組合互感器在現(xiàn)場(chǎng)檢定時(shí)依然很不方便,急需研究一種具備同時(shí)檢定電流互感器和電壓互感器的合二為一的測(cè)試方法。

1 “電壓法”檢定組合互感器的原理

組合互感器中的電流互感器一般采用匝數(shù)補(bǔ)償或分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償,其數(shù)字模型為[4]:

εi=-(Z0+Z1)Yi+Δf.

(1)

其中:εi為電流互感器誤差;Z0為電流互感器二次繞組內(nèi)阻抗;Z1為電流互感器二次負(fù)荷阻抗;Yi為勵(lì)磁導(dǎo)納;Δf為比值差補(bǔ)償值。

采用“電壓法”測(cè)電流互感器誤差時(shí),將電流互感器當(dāng)作誤差相同的電壓互感器進(jìn)行測(cè)試,先在200%～1 000%額定電壓下測(cè)電流互感器空載誤差和導(dǎo)納等參數(shù),然后再在1%～120%額定電流下測(cè)導(dǎo)納Yi,進(jìn)而由式(1)推算出電流互感器誤差。

由式(1)可知,首先應(yīng)設(shè)計(jì)一款標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器,其變比對(duì)應(yīng)電流互感器一次二次匝數(shù)反比,通過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器測(cè)被檢電流互感器的空載誤差,然后再通過(guò)1%～120%額定電流點(diǎn)測(cè)其勵(lì)磁導(dǎo)納進(jìn)而測(cè)出其負(fù)荷誤差和誤差補(bǔ)償Δf,由式(1)可推算出該被檢電流互感器誤差。而電壓互感器的誤差同樣由空載誤差和負(fù)荷誤差組成,如此可以將檢定組合互感器的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器合二為一,做成一臺(tái)既可用于電流互感器檢定又可用于電壓互感器檢定的標(biāo)準(zhǔn)器,為此設(shè)計(jì)了以下標(biāo)準(zhǔn)器,如圖1所示。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器CPT0

圖1中,標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器CPT0采用雙級(jí)互感器級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),第1級(jí)互感器采用雙級(jí)互感器,其比例為(2～500)V/2V,第2級(jí)互感器采用感應(yīng)分壓器級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu),級(jí)聯(lián)比例為2 V/(0.25～9.25) V,由第1級(jí)互感器和第2級(jí)互感器共同組成圖1所示標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器,對(duì)應(yīng)被檢電流互感器的電流比為(25～2 000) A/5A或(25～2 000) A/1A,對(duì)應(yīng)被檢電壓互感器的電壓比為(6～10) kV/100 V,電流比與電壓比對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

表1 電流比與電壓比對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 電流互感器與電壓互感器的測(cè)試線路

2.1 電流互感器的測(cè)試線路

首先測(cè)電流互感器空載誤差,將被試電流互感器當(dāng)作誤差相同的電壓互感器,在200%～2 000%額定電壓下測(cè)其空載誤差,測(cè)試線路如圖2所示。

圖2 電流互感器的測(cè)試線路

圖2中,SY1為升壓器,CPT0為標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器,CTx為被檢組合互感器電流部分,HE為互感器校驗(yàn)儀。

然后測(cè)被試電流互感器的勵(lì)磁導(dǎo)納,計(jì)算其負(fù)荷誤差,勵(lì)磁導(dǎo)納測(cè)試線路如圖3所示。

圖3 勵(lì)磁導(dǎo)納測(cè)試線路

2.2 電壓互感器測(cè)試線路

電壓互感器測(cè)試線路如圖4所示。圖4中,SY2為升壓器,額定電壓為2 200 V,PTx為組合互感器電壓部分。

圖4 電壓互感器測(cè)試線路

3 組合互感器誤差試驗(yàn)

采用JJG1165—2019《三相組合互感器檢定規(guī)程》要求的大容量三相升壓升流裝置、三相校準(zhǔn)電壓互感器和高壓標(biāo)準(zhǔn)電流互感器與組合互感器誤差測(cè)試系統(tǒng)分別對(duì)JLS-10型組合互感器進(jìn)行了誤差測(cè)試,測(cè)試結(jié)果分別如表2和表3所示。表2、表3中,f為比值差,δ為相位差。

表2 電流互感器數(shù)據(jù)

表3 電壓互感器數(shù)據(jù)

4 結(jié)語(yǔ)

由表2和表3數(shù)據(jù)可知:采用JJG1165—2019《三相組合互感器檢定規(guī)程》要求的“比較測(cè)差法”測(cè)得的數(shù)據(jù)與組合互感器誤差測(cè)試系統(tǒng)采用“電壓法”測(cè)得的數(shù)據(jù)比較,其誤差值小于被檢互感器誤差限值的1/3[5],符合規(guī)程規(guī)定。組合互感器誤差測(cè)試系統(tǒng)采用1臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)電流電壓互感器即可對(duì)組合互感器的電流部分和電壓部分進(jìn)行測(cè)試,既保證了誤差數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,又具有現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的簡(jiǎn)便性,可見(jiàn)基于“電壓法”研制的組合互感器測(cè)試儀特別適用于組合互感器的現(xiàn)場(chǎng)檢定或校準(zhǔn)。