馬駿驍，劉桂銘

（1.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司 長(zhǎng)春供電公司，吉林 長(zhǎng)春 130041；2.國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司 延邊供電公司，吉林 延吉 133000）

0 引言

依據(jù)互感器檢定規(guī)程JJG313－2010《測(cè)量用電流互感器》和JJG1021－2007《電力互感器》的相關(guān)規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)電流互感器的檢定采用比較測(cè)差法［1－2］，需要測(cè)試被檢電流互感器在1%～120%額定電流及額定負(fù)荷和下限負(fù)荷下的誤差。電流互感器的現(xiàn)場(chǎng)檢定需要大電流電源、同電流比的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、電流負(fù)荷箱、互感器校驗(yàn)儀以及一次導(dǎo)線、二次導(dǎo)線等儀器設(shè)備。現(xiàn)場(chǎng)電流互感器的檢定不同于實(shí)驗(yàn)室檢定，由于受到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境、空間距離、作業(yè)條件等因素的影響，導(dǎo)致誤差檢測(cè)的不確定性大大增加，所以有必要分析電流互感器在現(xiàn)場(chǎng)檢定中存在的問(wèn)題以及產(chǎn)生這些問(wèn)題的原因，以制定解決這些問(wèn)題的措施。

1 電流互感器檢定原理及檢定系統(tǒng)組成

1.1 電流互感器檢定原理

電流互感器檢定采用比較測(cè)差法，檢定時(shí)用一臺(tái)同電流比的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器與被檢電流互感器進(jìn)行比較，由升流器供給標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和被檢電流互感器相同的一次電流，標(biāo)準(zhǔn)互感器和被檢電流互感器的二次電流輸入互感器校驗(yàn)儀，測(cè)得被檢電流互感器相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的比值差和相位差。電流互感器誤差檢定線路如圖1所示。

被檢電流互感器的誤差為：

圖1 電流互感器誤差檢定線路

標(biāo)準(zhǔn)電流互感器比被檢電流互感器高兩個(gè)級(jí)別時(shí)，被檢電流互感器的比值差fx（%）和相位差δx（′）分別按下式計(jì)算：

其中：fp為電流上升時(shí)所測(cè)得的比值差讀數(shù)（對(duì)于0.2級(jí)及以下等級(jí)）；δp為電流上升時(shí)所測(cè)得的相位差讀數(shù)（對(duì)于0.2級(jí)及以下等級(jí)）。

1.2 電流互感器檢定系統(tǒng)的組成

電流互感器檢定系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、互感器校驗(yàn)儀、電流負(fù)荷箱等標(biāo)準(zhǔn)器及測(cè)試電源（包括調(diào)壓器和升流器）和一次大電流導(dǎo)線、二次測(cè)試導(dǎo)線組成。

標(biāo)準(zhǔn)電流互感器與被檢電流互感器電流比相同，其準(zhǔn)確等級(jí)一般要比被檢電流互感器高兩個(gè)級(jí)別，對(duì)于0.2級(jí)及以下的被檢電流互感器，標(biāo)準(zhǔn)器的準(zhǔn)確等級(jí)至少為0.05級(jí)或0.05s級(jí)，經(jīng)檢定合格?；ジ衅餍ｒ?yàn)儀又稱誤差測(cè)量裝置，用于測(cè)量并顯示被檢電流互感器的比值差、相位差及電流百分?jǐn)?shù)，其準(zhǔn)確等級(jí)一般為2級(jí)，經(jīng)檢定合格。電流負(fù)荷箱模擬被檢電流互感器的二次負(fù)荷，其準(zhǔn)確度一般為±3%。升流器提供標(biāo)準(zhǔn)器和被檢電流互感器一次回路電流，其容量一般為5kVA～10kVA。調(diào)壓器調(diào)節(jié)誤差測(cè)試過(guò)程中所需的測(cè)試點(diǎn)，其容量應(yīng)大于等于升流器容量。

2 現(xiàn)場(chǎng)電流互感器檢定中常見(jiàn)的問(wèn)題

2.1 被檢電流互感器的誤差超過(guò)規(guī)定的誤差限值

電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)規(guī)定了該互感器的誤差限值范圍，其誤差在限值范圍即為合格，超出其誤差限值范圍即為不合格。對(duì)于已投運(yùn)或待投運(yùn)的互感器，其出廠檢定應(yīng)合格。如果在現(xiàn)場(chǎng)檢定中測(cè)試結(jié)果為不合格，則應(yīng)具體分析導(dǎo)致該互感器不合格的原因，不應(yīng)輕易下結(jié)論。

2.2 檢定中一次電流達(dá)不到額定值

互感器檢定規(guī)程規(guī)定了電流互感器誤差檢定需在1%～120%額定電流下完成，在現(xiàn)場(chǎng)檢定中經(jīng)常出現(xiàn)由于一次電流升不到規(guī)定值而不能完成被檢電流互感器全電流測(cè)試的情況。

3 被檢電流互感器誤差超出其限值范圍的原因分析

影響電流互感器誤差的因素分內(nèi)在因素和外在因素［3］，由互感器自身的材料及性能產(chǎn)生的影響主要有通過(guò)電流、繞組匝數(shù)、平均磁路長(zhǎng)、鐵芯截面、鐵芯材料等因素，外在影響主要有二次負(fù)荷的影響和剩磁影響。由于被檢電流互感器一旦制造成功，其內(nèi)在的鐵芯材料及參數(shù)就已確定，不會(huì)在現(xiàn)場(chǎng)檢定時(shí)發(fā)生改變，故本文主要考慮其外在因素，即二次負(fù)荷的影響和剩磁的影響。

3.1 二次負(fù)荷對(duì)誤差的影響及解決措施

電流互感器的二次負(fù)荷與誤差成正比，負(fù)荷越大，其誤差也就越大?；ジ衅鞯亩呜?fù)荷包含電流負(fù)荷箱以及連接導(dǎo)線電阻和連接點(diǎn)的接觸電阻等所有二次外接負(fù)荷的全部電阻。由圖1可知，被檢電流互感器的二次負(fù)荷為ZB以及K1到S1和S2到校驗(yàn)儀接線端子連接導(dǎo)線的負(fù)荷阻抗，一般電流負(fù)荷箱的外接電阻為0.06Ω，即要求連接導(dǎo)線電阻和連接點(diǎn)接觸電阻的總和為0.06Ω。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，由于被檢電流互感器的安裝方式不同導(dǎo)致測(cè)試器設(shè)備與被檢互感器的距離不確定，因此被檢互感器與測(cè)試儀器設(shè)備的導(dǎo)線長(zhǎng)短不固定，也即外接電阻不固定，外接導(dǎo)線電阻往往會(huì)超過(guò)0.06Ω，從而加大被檢互感器的二次負(fù)荷，導(dǎo)致互感器超出其誤差范圍。

要確定被檢電流互感器的二次負(fù)荷外接電阻是否在規(guī)定范圍內(nèi)，首先應(yīng)測(cè)量其外接導(dǎo)線電阻，在圖1中，將TX的S1和S2端子短接（短路電阻可忽略），用校驗(yàn)儀測(cè)阻抗功能測(cè)得回路總電阻再減去電流負(fù)荷箱的額定負(fù)荷即為導(dǎo)線電阻，如果確實(shí)超過(guò)0.06Ω，可采用加粗導(dǎo)線、減少長(zhǎng)度等辦法使其達(dá)到0.06Ω，從而排除二次負(fù)荷的因素。

3.2 剩磁對(duì)誤差的影響及解決措施

電流互感器如果在大電流下切斷電源或運(yùn)行時(shí)二次開(kāi)路，互感器的鐵芯就可能產(chǎn)生剩磁，使鐵芯磁導(dǎo)率下降，影響互感器的誤差。現(xiàn)場(chǎng)電流互感器在檢定時(shí)應(yīng)在停電情況下進(jìn)行，必然要從大電流下過(guò)渡到不帶電狀態(tài)，從而使電流互感器產(chǎn)生剩磁。

針對(duì)電流互感器產(chǎn)生剩磁的情況，可以采用退磁的辦法對(duì)互感器進(jìn)行退磁，以消除剩磁對(duì)誤差的影響。退磁線路如圖2所示。

圖2 退磁線路

按圖2接線圖進(jìn)行接線，退磁時(shí)將被檢電流互感器TX二次繞組開(kāi)路，往一次繞組通入10%～15%額定一次電流；然后平穩(wěn)緩慢地將電流降到零，重復(fù)多次即可。

4 檢定系統(tǒng)一次電流達(dá)不到額定值

電流互感器檢定時(shí)需在1%～120%額定電流下完成，若一次電流達(dá)不到額定值，則檢定不夠完整。檢定系統(tǒng)的一次電流能否達(dá)到額定值與檢定系統(tǒng)一次回路和二次回路有關(guān)。

4.1 一次回路對(duì)大電流的影響及解決措施

互感器檢定時(shí)一次回路電流由升流器提供，一次電流能否達(dá)到額定值與升流器的輸出容量、輸出電流和輸出電壓相關(guān)［4］，其關(guān)系式如下：

其中：S為升流器輸出容量，VA；U1為升流器輸出電壓，V；I1為升流器輸出電流，即一次回路電流，A。

而

其中：Z1為一次回路總阻抗，Ω；R1為大電流連接導(dǎo)線電阻，Ω；X1為回路感抗，Ω；L為連接導(dǎo)線長(zhǎng)度，m；A為連接導(dǎo)線截面，mm2。

升流器本質(zhì)上是一臺(tái)變壓器，即輸入電壓一定時(shí)，其輸出電壓為定值，由公式（5）知，當(dāng)U1一定時(shí)，I1和Z1成反比，也就是說(shuō)如果一次回路電流要大于額定值，則一次回路總阻抗須小于Z1。現(xiàn)場(chǎng)檢定電流互感器時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)的空間距離、被檢互感器不同的安裝方式以及測(cè)試儀器設(shè)備受作業(yè)條件的影響，會(huì)導(dǎo)致一次大電流導(dǎo)線加長(zhǎng)才能連接形成回路，這時(shí)會(huì)加大一次回路總阻抗Z1，導(dǎo)致一次電流不能升到額定值。另外在選擇升流器的輸出電流時(shí)，應(yīng)選擇最接近額定一次電流的檔位，如5kVA升流器，其輸出有1V、5 000A檔和2V、2 500A檔，如額定一次電流為2 500A，選擇1V、5 000V檔反而不能達(dá)到額定值，這是因?yàn)檩敵鲭娏髋c輸出電壓有關(guān)，如果回路一次電壓降超過(guò)2 V，而1V、5 000V檔最多只能輸出1V，升流器不能滿負(fù)荷工作。由式（5）可知，Z1一定，U1減小，則I1減小。

根據(jù)以上所述，如果在現(xiàn)場(chǎng)檢定時(shí)一次電流達(dá)不到規(guī)定值，可采取以下措施：①盡量減小大電流導(dǎo)線長(zhǎng)度，以減小導(dǎo)線電阻R1；②加粗導(dǎo)線，也即加大導(dǎo)線的截面積，以減小導(dǎo)線電阻R1；③盡量減小一次回路所包圍的空間，以減小回路感抗X1，因感抗與回路所包圍的空間截面成正比；④通過(guò)升流器的串聯(lián)加大升流器的輸出電壓U1；⑤正確使用升流器，使升流器工作在額定負(fù)荷狀態(tài)。

4.2 二次回路的影響及解決措施

由圖1可知，檢定被檢電流互感器TX時(shí)，與TX共用一次回路的其他互感器的二次繞組需短接，如果有一組沒(méi)有短接，則互感器相當(dāng)于二次負(fù)荷無(wú)窮大，還會(huì)產(chǎn)生高壓，同樣會(huì)導(dǎo)致一次升流困難。此外，現(xiàn)場(chǎng)檢定電流互感器時(shí)，不測(cè)的其他繞組必須可靠短接。

5 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)檢定電流互感器時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到被檢互感器誤差超出其誤差限值和一次升流困難的問(wèn)題，只要能排除外部因素對(duì)互感器誤差的影響，配置合適的導(dǎo)線，正確使用升流器，則現(xiàn)場(chǎng)檢定工作就能夠正確完成。

［1］國(guó)家高電壓計(jì)量站，天津電力科學(xué)研究院，江蘇省計(jì)量科學(xué)研究院，等.JJG313－2010測(cè)量用電流互感器［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010：1－26.

［2］國(guó)家高電壓計(jì)量站，浙江省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院，等.JJG1021－2007電力互感器［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007：1－33.

［3］趙修民.電流互感器與電流比例標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2014.

［4］趙屹濤，趙修民.升壓升流器與負(fù)荷箱［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.