『比較測差』法檢定電流互感器設(shè)備存在問題及分析

山西省機(jī)電設(shè)計(jì)研究院有限公司 酒小朋

針對(duì)目前國內(nèi)電力部門中采用“比較測差”法互感器檢定裝置在測試電流互感器過程中存在的問題，對(duì)這些問題現(xiàn)象進(jìn)行分析，給出了消除這種情況的有效方法，保證了采用這種互感器檢定方式的裝置在檢定電流互感器中的真實(shí)性和穩(wěn)定性。

電流互感器（又稱CT）是電力傳輸設(shè)備中的關(guān)鍵計(jì)量設(shè)備之一，目前檢定電流互感器誤差采用“比較測差”法，該方法可溯源。按照國家JJG2007及JJG313-2010規(guī)程要求互感器檢定合格后；方可裝配到計(jì)量采集中。所以“比較測差”法互感器檢定裝置對(duì)被測電流互感器是否符合等級(jí)及計(jì)量電能的準(zhǔn)確性都具有決定性的影響。檢定設(shè)備裝置必須準(zhǔn)確、穩(wěn)定。本文針對(duì)電流互感器檢定裝置存在的問題進(jìn)行分析。

1 “比較測差”法的原理

比較測差法是同變比的標(biāo)準(zhǔn)互感器與被檢互感器的二次電流進(jìn)行比較，二者的電流差通過互感器校驗(yàn)儀進(jìn)行處理后顯示誤差?；ジ衅髡`差為復(fù)數(shù)；即為同相分量f和正交分量δ（其中，同相分量用“%”表示；正交分量用“ ’”表示）測試原理圖如圖1所示。

圖1 比較測差法原理圖

圖1中SL是升流器。CTo為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器，CTx表示被測電流互感器，Ro代表標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的二次線圈電阻值；Z代表被測電流互感器二次負(fù)載，△R稱為取差電阻。當(dāng)To和Tx的誤差完全相等時(shí)，△I=Io-Ix=0；如果To與Tx的值不相等時(shí)，取差電阻上將有電流△I流過。

被測試電流互感器的誤差可用式(1)表示為：

式中，Kn為額定電流比；I1為實(shí)際一次電流；I2為實(shí)際二次電流值。

2 比較測差法電流互感器檢定裝置組成

目前國內(nèi)室內(nèi)互感器檢定裝置基本都是由主控臺(tái)和互感器接線臺(tái)（輔助臺(tái)）兩部分組成。主控臺(tái)由可調(diào)壓源、互感器校驗(yàn)儀、可調(diào)式電流負(fù)荷箱組成?；ジ衅鹘泳€臺(tái)由自升流的電流互感器、一次及二次測試線構(gòu)成。

2.1 可調(diào)壓控制源

可調(diào)壓控制源它的功能是給升流器輸入端提供0～250V的可調(diào)電壓，讓升流器電流達(dá)到被測電流互感器所需的一次電流，目前室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室大部分都采用電控調(diào)壓的裝置模式，這樣大大減輕了人力。

2.2 多功能互感器校驗(yàn)儀

互感器校驗(yàn)儀主要功能是把采集到的標(biāo)準(zhǔn)互感器和被測電流互感器二次差流值，通過內(nèi)部軟件處理后通過顯示屏幕顯示出被測互感器的同相分量和正交分量。多功能互感器校驗(yàn)儀還有阻抗、導(dǎo)納和越限、極性反顯示輔助功能。

2.3 智能式電流負(fù)載箱

電流負(fù)載箱是提供功率因數(shù)為1.0和0.8的阻抗值，單位通常為Ω或VA；電流為1A或5A，主要功能是給被測互感器提供實(shí)際運(yùn)行中的所外接負(fù)載值。

2.4 自帶升流器的標(biāo)準(zhǔn)互感器

自升流的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器是升流器和標(biāo)準(zhǔn)互感器為一體的設(shè)備。用它來作為標(biāo)準(zhǔn)和被測互感器進(jìn)行比較，根據(jù)測量用互感器檢定規(guī)程要求作為標(biāo)準(zhǔn)用互感器；其準(zhǔn)確度必須要高于被測互感器1～2個(gè)精度。通常檢定0.2S級(jí)及以下（0.2和0.5S、0.5的互感器，用精度為0.05S級(jí)互感器就可以了。

2.5 測試導(dǎo)線

一次及二次測試線連接標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、被測試電流互感器及電流負(fù)載箱、多功能校驗(yàn)儀。把這幾個(gè)計(jì)量設(shè)備連接起來形成完整的測試回路。

3 “比較測差”法測試過程中存在的問題及解決措施

“比較測差”法檢定電流互感時(shí)是用高于被測互感器1～2級(jí)準(zhǔn)確度的電流互感器作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試被檢互感器。得出了的誤差來判定被測互感器是否符合該精度要求。

3.1 互感器校驗(yàn)儀顯示極性反

測試過程中互感器校驗(yàn)儀顯示極性反。是標(biāo)準(zhǔn)互感器或被測互感器的一次或二次線接錯(cuò)了（電流互感器的一次及二次都是減極性的，電流互感器的電流是從L1和K1流進(jìn)；從Lx和Kx流出），一旦接錯(cuò)校驗(yàn)儀極性反的蜂鳴器警示，這時(shí)關(guān)停電源及升流源。檢查接線。正確接線如圖2所示。

圖2 互感器誤差接線方式

圖2中CTX表示被測互感器，CT0表示標(biāo)準(zhǔn)互感器，L表示一次電流接線端，K表示二次接線端。

3.2 互感器校驗(yàn)儀報(bào)變比錯(cuò)

檢定電流互感器時(shí)，被測互感器的變比必須和標(biāo)準(zhǔn)電流互感器變比相同。出現(xiàn)校驗(yàn)儀顯示變比錯(cuò)誤。通常是由于標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和被測互感的變比不一致造成的；可能是一次或二次接線錯(cuò)誤或者接線不良引起的，這時(shí)互感器校驗(yàn)儀顯示屏上同相分量會(huì)顯示幾十甚至幾百的數(shù)據(jù)出現(xiàn)。導(dǎo)致校驗(yàn)儀報(bào)“越限”，這時(shí)應(yīng)仔細(xì)核對(duì)被測電流互感器與標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的電流比是否按標(biāo)牌接線，二者的電流比是否相同。如果出現(xiàn)變比錯(cuò)儀器報(bào)警可以通過測試被測互感器的二次直阻可以判定互感器的變比（基準(zhǔn)為500A/5A的直阻為0.1Ω）。比如被測互感器銘牌脫落或者標(biāo)錯(cuò)，那么通過測試二次直阻，就可判斷它的變比。變比為150A/5A直阻大概為0.03Ω左右，就是500A/5A直阻的左右。電流互感器接線上圖2所示即可。

3.3 互感器開路

檢定電流互感器時(shí)，在有輸出電壓的情況下，出現(xiàn)校驗(yàn)儀百分表顯示為零；或者升的挺慢的情況，一般認(rèn)定是互感器開路（接觸不良也是開路），根據(jù)匝數(shù)和電壓成正比的原理。電流互感器嚴(yán)禁開路。如果出現(xiàn)電流互感器二次開路，則電流互感器二次會(huì)產(chǎn)生高電壓，低壓互感器會(huì)產(chǎn)生幾百伏；高壓電流互感器可達(dá)到幾千伏。這樣會(huì)發(fā)生事故，在檢定電流互感器時(shí)出現(xiàn)有電壓輸入無百分表或者顯示挺慢。我們應(yīng)迅速停止升壓，切斷電源。認(rèn)真檢查檢測線路，確保標(biāo)準(zhǔn)及被測互感器的一次及二次線和互感器充分接觸。對(duì)于含有保護(hù)繞組及測量繞組的多繞組互感器不測的繞組必須短接。

3.4 測試誤差數(shù)據(jù)異常

（1）作為標(biāo)準(zhǔn)用的電流互感器數(shù)據(jù)超差

標(biāo)準(zhǔn)電流互感器是較精密的計(jì)量可溯源器具之一；它本身的誤差直接影響著被測互感器誤差。用“比較測差”法測試互感器：一次電流需要升到實(shí)際的電流值，有的還需要過載1.5倍電流，造成互感器誤差超差的原因一次導(dǎo)線太細(xì)、接觸又不良，這樣容易燒毀標(biāo)準(zhǔn)器的補(bǔ)償電容或電阻。標(biāo)準(zhǔn)互感器的角差超往往是補(bǔ)償元件的電力電容燒壞；比值差超是補(bǔ)償電阻絲燒壞。判斷標(biāo)準(zhǔn)電流互感器誤差異常，可以用自校方法（把互感器的一次作為標(biāo)準(zhǔn)；二次作為被試，自校必須變比是為5A/5A或1A/1A方可進(jìn)行），來分析其誤差是否異常，線路如圖3所示，同時(shí)做二次回路阻抗測試來分析標(biāo)準(zhǔn)電流互感器二次回路阻抗Z是合適，阻抗值也會(huì)導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)電流互感器超差（通常情況標(biāo)準(zhǔn)互感器的二次阻抗為0.2Ω也就是5VA）方法如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的自校線路

圖4 檢定回路中被測二次阻抗接線

圖5 檢定回路中標(biāo)準(zhǔn)二次阻抗接線

（2）被測互感器的誤差超差

一般情況是互感器本身性能所造成。和互感器鐵心材料、所繞制銅線材質(zhì)及絕緣層有一定的關(guān)系。作為標(biāo)準(zhǔn)用的互感器的誤差所達(dá)的精度不高于被測電流互感器準(zhǔn)確度的準(zhǔn)確度，這樣測試互感器時(shí)；作為標(biāo)準(zhǔn)用的互感器的誤差不能被忽略，它的誤差由標(biāo)準(zhǔn)互感器的誤差和被測誤差兩部分組成：fx=fo+fz，δx=δo+δz（其中fx為被測互感器實(shí)測比差值；fo為標(biāo)準(zhǔn)互感器的比差值；fz為被測互感器比差值，δx為被測互感器實(shí)測角差值；δo為標(biāo)準(zhǔn)互感器的角差值；δz為被測互感器角差值）。當(dāng)被測互感器二次回路阻抗超出規(guī)定值，也直接影響被測互感器誤差偏負(fù)或偏正。同樣實(shí)測下被測電流互感器二次回路阻抗來驗(yàn)證二次回路阻抗是否合適（具體標(biāo)值互感器銘牌上都有標(biāo)注）。測試電流互感器回路阻抗線路圖如圖4、圖5所示。

（3）電流負(fù)載箱負(fù)載擋位超差

電力檢測部門中負(fù)載箱準(zhǔn)確級(jí)常規(guī)為3級(jí)（也就是±3%）?，F(xiàn)在的負(fù)載箱內(nèi)部都是采用繼電器來控制擋位也可以稱量程。負(fù)載箱擋位超差直接影響二次回路阻抗值。負(fù)載箱的阻抗值是矢量由電阻部分和電抗部分組成Z=（其中X為電抗值；R為電阻值；Z為阻抗值）由于繼電器會(huì)出現(xiàn)觸點(diǎn)接觸不良的情況；會(huì)帶來負(fù)載箱阻值的變化，會(huì)影響被測互感器誤差的偏正或偏負(fù)；這樣直接導(dǎo)致被測互感器誤差準(zhǔn)確性。

（4）校驗(yàn)儀顯示誤差數(shù)據(jù)為0

在測試誤差過程中互感器校驗(yàn)儀顯示同相分量和正交分量為0，或者可能百分表顯示也為0。根據(jù)圖1可知校驗(yàn)儀中差值K線路有問題，或者測差值回路中斷開。這時(shí)我們應(yīng)該檢查測試線路中差值回路K線是否接通；查看互感器校驗(yàn)儀面板上的D和接地端子是否斷開。

結(jié)束語：通過以上比較測差法的檢定裝置在實(shí)測電流互感器時(shí)存在的問題并進(jìn)行分析，對(duì)這些存在問題提供了解決有效方案。確保用這種方法在測試電流互感器誤差數(shù)據(jù)的真實(shí)性、準(zhǔn)確性、可靠性。