互感器校驗(yàn)儀差值回路負(fù)荷對(duì)誤差的影響

韓海安， 趙 園， 薛建立

(國(guó)網(wǎng)山西省計(jì)量中心， 山西 太原 030032)

0 引言

檢定互感器時(shí)，差值回路附加負(fù)荷給標(biāo)準(zhǔn)器和被檢互感器都帶來了測(cè)量誤差[1]。差值回路由于采取的環(huán)節(jié)不同，其負(fù)荷也不同，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)器和被檢互感器帶來的誤差影響也不同。鑒于此，JJG169—2010《互感器校驗(yàn)儀檢定規(guī)程》對(duì)校驗(yàn)儀工作回路和差值回路負(fù)荷容量做出了規(guī)定：校驗(yàn)儀工作電壓(或電流)回路的功率因數(shù)應(yīng)為0.8～1，額定容量不得超過5 VA。在額定工作電壓(或電流)下，差壓回路的電流不得超過1 mA；差流回路的壓降不得超過50 mV[2]。因此分析研究互感器校驗(yàn)儀回路負(fù)荷是否符合規(guī)程規(guī)定、其負(fù)荷影響是否匹配所使用的標(biāo)準(zhǔn)器是非常必要的。

1 校驗(yàn)儀差值回路負(fù)荷分析

1.1 電子式互感器校驗(yàn)儀原理

電子式互感器校驗(yàn)儀廣泛應(yīng)用于互感器的測(cè)試，各種規(guī)格型號(hào)的校驗(yàn)儀其原理線路基本相同[3]，如圖1所示。

圖1 電子式互感器校驗(yàn)儀原理線路圖

1.2 校驗(yàn)儀差流回路附加負(fù)荷分析

(1)

(2)

Tx的二次壓降為：

(3)

這時(shí)T0和Tx的二次負(fù)荷阻抗相應(yīng)為：

(4)

(5)

(6)

其中：fi為電流互感器的比值差，%；δi為相位差，(′)。

所以對(duì)于T0和Tx，其附加負(fù)荷等值阻抗Zd為：

(7)

(8)

圖2 校驗(yàn)儀檢定電流互感器原理線路圖

當(dāng)被檢電流互感器準(zhǔn)確級(jí)為0.1級(jí)以下時(shí)，校驗(yàn)儀差流回路電阻一般小于0.5 Ω；準(zhǔn)確級(jí)為0.05級(jí)以上時(shí)，校驗(yàn)儀差流回路電阻一般為5 Ω。按式(8)計(jì)算電流互感器在不同準(zhǔn)確級(jí)下的誤差限值和不同差流回路電阻下附加負(fù)荷等值阻抗，如表1所示。

表1 校驗(yàn)儀差流回路附加負(fù)荷等值阻抗

1.3 校驗(yàn)儀差壓回路附加負(fù)荷分析

在檢定電壓互感器時(shí)，差壓回路(即小電壓回路)給標(biāo)準(zhǔn)和被檢電壓互感器都帶來附加負(fù)荷，這是因?yàn)椴顗夯芈返男‰娏鞒蔀闃?biāo)準(zhǔn)和被檢電壓互感器二次負(fù)荷的一部分，校驗(yàn)儀檢定電壓互感器原理線路如圖3所示。

(9)

(10)

Px的二次電流為:

(11)

這時(shí)P0和Px的二次負(fù)荷導(dǎo)納相應(yīng)為：

(12)

(13)

(14)

其中：fu為電壓互感器的比值差，%；δu為相位值，(′)。

將式(14)代入式(12)和式(13)得P0和Px的二次負(fù)荷導(dǎo)納為：

(15)

(16)

所以對(duì)于P0和Px，其附加負(fù)荷等值導(dǎo)納Yd為:

(17)

相應(yīng)地校驗(yàn)儀差壓回路導(dǎo)納gd產(chǎn)生的最大附加負(fù)荷等值導(dǎo)納Ymd等于gd與被檢電壓互感器誤差限值的乘積：

(18)

圖3 校驗(yàn)儀檢定電壓互感器原理線路圖

校驗(yàn)儀差壓回路取樣電阻取30 kΩ，對(duì)于準(zhǔn)確級(jí)為0.5～0.01級(jí)電壓互感器，差壓回路導(dǎo)納產(chǎn)生的附加負(fù)荷等值導(dǎo)納如表2所示。

表2 校驗(yàn)儀差壓回路附加負(fù)荷等值導(dǎo)納

2 校驗(yàn)儀差值回路附加負(fù)荷對(duì)互感器誤差的影響

2.1 差流回路附加負(fù)荷對(duì)電流互感器誤差的影響

一般無補(bǔ)償?shù)碾娏骰ジ衅髡`差公式為：

(19)

其中:Z2為電流互感器二次負(fù)荷阻抗，對(duì)于T0和Tx其二次負(fù)荷阻抗Z2相應(yīng)為Z20和Z2x；Z為電流互感器二次繞組內(nèi)阻抗；Yni為電流互感器二次勵(lì)磁導(dǎo)納。

(20)

(21)

(22)

相應(yīng)的最大測(cè)量誤差為：

(23)

JJG313—2010《測(cè)量用電流互感器》規(guī)定校驗(yàn)儀差流回路的附加二次負(fù)荷引起的測(cè)量誤差即附加誤差不大于被檢電流互感器誤差限值的1/20[4]，即要滿足fmdi/fmi≤1/20、δmdi/δmi≤1/20，則：

(Ymx+Ym0)Rd≤1/20.

(24)

對(duì)于選定的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器T0和被檢電流互感器Tx，其二次勵(lì)磁導(dǎo)納基本確定，則Rd越小越容易滿足規(guī)程要求。

2.2 差壓回路附加負(fù)荷對(duì)電壓互感器誤差的影響

一般無補(bǔ)償?shù)碾妷夯ジ衅髡`差公式為：

(25)

(26)

(27)

(28)

相應(yīng)的最大測(cè)量誤差為：

(29)

JJG314—2010《測(cè)量用電壓互感器》規(guī)定校驗(yàn)儀差壓回路的附加二次負(fù)荷引起的測(cè)量誤差即附加誤差不大于被檢電壓互感器誤差限值的1/20[8]，即要滿足fmdu/fmu≤1/20、δmdu/δmu≤1/20,則:

(30)

對(duì)于選定的標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器P0和被檢電壓互感器Px，其折算至二次的一次、二次繞組阻抗和基本確定，則gd越小越容易滿足規(guī)程要求。

3 結(jié)束語

互感器校驗(yàn)儀在檢定互感器時(shí)會(huì)給標(biāo)準(zhǔn)器和被檢互感器帶來數(shù)量相同、符號(hào)相反的附加負(fù)荷和附加誤差，從而帶來測(cè)量誤差。測(cè)量誤差必須滿足JJG313—2010和JJG314—2010規(guī)程的要求，對(duì)于廣泛使用的電子式校驗(yàn)儀其差值回路的附加負(fù)荷基本滿足校驗(yàn)儀的規(guī)程要求，其附加誤差通常可忽略。而對(duì)于雙級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由于其誤差公式不同于一般互感器的誤差算法，需實(shí)測(cè)其附加誤差，以滿足JJG313—2010和JJG314—2010的要求，即校驗(yàn)儀差值回路的附加二次負(fù)荷引起的測(cè)量誤差即附加誤差不大于被檢互感器誤差限值的1/20。