包玉樹 胡永建 孫和泰 李軍 黃亞龍 吳劍 陳江洪

1.江蘇方天電力技術(shù)有限公司，江蘇南京210000，2.武漢磐電科技有限公司，湖北武漢 430058

關(guān)鍵字：大電流互感器；發(fā)電機出口；誤差；現(xiàn)場校驗；升流器

一、引言

隨著電力改革9號文件[1]的出臺及6個配套文件[2-7]的下發(fā)，同時關(guān)于云、貴兩省開展電改綜合試點的批復，京、廣兩地組建電力交易中心，標志著新電改建章立制、頂層設計初步完成，正式進入實際操作階段。面對電力市場需求的普遍過剩，發(fā)電企業(yè)如何主動借力新電改，趨利避害，挖潛商機，轉(zhuǎn)型發(fā)展，實現(xiàn)“變革再平衡”，成為“十三五”期間的一個重大課題。針對目前普遍存在的一些現(xiàn)實問題適時開展對發(fā)電機出口大電流互感器現(xiàn)場誤差智能校驗技術(shù)研究也就很有必要且勢在必行。

目前國內(nèi)在進行發(fā)電機出口大電流互感器現(xiàn)場誤差校驗時主要有三種方法：

（1）小電流外推法，即在小電流的情況下，通過增大電流互感器負載的方法來仿真電流互感器大電流下的工作磁通，再用負荷外推的方式對誤差進行仿真推算；

（2）小電壓法測量計算法，即在電流互感器二次施加小電壓，測量其參數(shù)，根據(jù)電流互感器的數(shù)學模型和誤差表達式，計算電流互感器的誤差；

（3）等安匝法，依據(jù)在不改變其他參數(shù)前提下，改變一次匝數(shù)并保持一次安匝數(shù)不變的理論原理，在被校試品鐵芯磁勢額定安匝數(shù)不變條件下，通過改變被測試品一次繞組匝數(shù)，降低一次電流大小，測量電流互感器的誤差。

這三種方法均規(guī)避了對升流器、調(diào)壓器和現(xiàn)場電源容量要求過大的問題，使現(xiàn)場試驗所攜帶的設備體積大大縮小，重量減輕。第一、二種方法為間接試驗方法，這兩種方法均不能滿足JJG1021-2007《電力互感器》檢定規(guī)程的規(guī)定，不能得到大電流情況下的電流互感器真實誤差，降低了試驗數(shù)據(jù)的可靠性和真實性。使用等安匝法試驗時，還需進行等安匝法影響量測量，增加了試驗步驟，試驗難度較大，對試驗人員的要求較高。因此等安匝法也存在較大的局限性。

上述傳統(tǒng)升流器方法以及間接試驗方法均不能滿足現(xiàn)場校驗要求，因此急需開展適用于發(fā)電機出口側(cè)大電流互感器現(xiàn)場校驗技術(shù)的科技攻關(guān)研究。

本文在比較現(xiàn)有誤差校驗方法后，根據(jù)現(xiàn)場試驗的特點，提出一套發(fā)電機出口側(cè)大電流互感器現(xiàn)場校驗系統(tǒng)及方案。采用升流器原邊步進式補償?shù)姆绞?，減小了對調(diào)壓控制箱和現(xiàn)場電源的容量要求，解決發(fā)電機出口大電流互感器按規(guī)程校驗現(xiàn)場電源無法實現(xiàn)、設備體積大、重量重等問題，實現(xiàn)了現(xiàn)場全電流校驗，試驗步驟簡單，試驗數(shù)據(jù)準確可靠。

二、系統(tǒng)方案和技術(shù)原理

本方案基于JJG1021-2007《電力互感器》國家檢定規(guī)程要求[8]，依據(jù)比較測差法，在全電流進行升流校驗，采用三相變單相的功率電力電子電源與電工電源串聯(lián)的現(xiàn)代電力電子變流技術(shù)、步進式無功補償技術(shù)、自動計算并調(diào)節(jié)的電容無功補償技術(shù)、大容量升流器小型化設計技術(shù)，解決發(fā)電機出口大電流互感器按規(guī)程校驗現(xiàn)場電源無法實現(xiàn)、設備體積大、重量重等問題，實現(xiàn)36000A及以下發(fā)電機出口大電流互感器現(xiàn)場智能校驗。

三、系統(tǒng)的組成和功能

系統(tǒng)由電力電子電源與電工電源的復合電源、多組合升流器、自動無功補償裝置、標準電流互感器和電流互感器負荷箱組成，其原理框圖如圖1所示。

首先根據(jù)被試電流互感器參數(shù)選擇多組合升流器的組合方式，再依據(jù)原理框圖1要求接線后，開啟功率電子電源與電工電源的復合電源，復合電源先輸出不超過5%額定電流，再測量檢定系統(tǒng)一次回路的參數(shù)，包括一次電壓、一次電流的相位和幅值等參量，再自動計算校驗系統(tǒng)的最佳補償量和補償方式，然后控制自動無功補償裝置按照所計算的補償量和補償方式投切無功補償，達到最佳補償效果后，電源再控制按照一定速率升流，升流過程過復合電源實時控制自動無功補償裝置投切補償，使得系統(tǒng)處于最佳補償狀態(tài)，復合電源輸出的電流再經(jīng)過多組合升流器的升流，向標準電流互感器和發(fā)電機出口大電流互感器輸入檢定電流，標準電流互感器和發(fā)電機出口大電流互感器的差流信號和百分表信號傳送到復合電源，復合電源計算并記錄出JJG1021-2007規(guī)程要求的各檢定點的比差和角差。當系統(tǒng)升流至規(guī)程規(guī)定的最大檢定點后，復合電源按照一定速率降壓，并記錄下降過程各檢定點的誤差，輸出電壓降為0后，將自動無功補償裝置電容全部切出，關(guān)閉復合電源，試驗結(jié)束。

1、三相輸入單相輸出的功率電力電子電源

該裝置是一個容量為150kVA的功率電力電子電源，它將三相380V交流電源通過整流變成直流，然后逆變成0～300V的交流，通過這種AC-DC-AC轉(zhuǎn)換過程，實現(xiàn)了三相交流電源輸入單相交流電源輸出。對于大功率電源，這種方式有效的降低了系統(tǒng)三相電源輸出的電流，提高了電源利用率，保證供電系統(tǒng)三相輸出電流基本平衡，避免供電系統(tǒng)單相大電流輸出導致的三相不平衡造成的保護性關(guān)斷。帶有校驗儀功能，能實現(xiàn)發(fā)電機出口大電流互感器現(xiàn)場全自動校驗。

2、功率電力電子電源與電工式電源的組合電源

該裝置在功率電力電子電源交流輸出回路中串聯(lián)了一個小功率的程控電工電源（15kVA）。在小功率電源輸出的情況下，復合電源控制功率電力電子電源輸出為零，輸出功率為程控電工式電源輸出；大功率電源輸出的情況下，復合電源將程控電工式電源輸出調(diào)至為零，輸出功率為功率電力電子電源輸出。這樣就保證了復合電源在全功率范圍內(nèi)輸出的電源波形好、輸出電流穩(wěn)定性高，實現(xiàn)全電流范圍內(nèi)校驗點的精準快速定位。

3、多組合升流器

多組合升流器容量為36000A/24V，用以滿足現(xiàn)場大電流升流的需要，能夠?qū)=(0.1+j0.64)MΩ負載升流至36000A。該裝置采用母排式設計，現(xiàn)在使用時無需穿心，操作簡單，可減小試驗的勞動強度，提高試驗效率。

4、自動無功補償裝置

自動無功補償裝置設置在升流器的二次，即升流器的電源側(cè)，可大大減小對現(xiàn)場電源容量的需求，減小調(diào)壓電源的體積和重量。補償裝置采用8組電容器，最小補償細度為3.125kVA，0VA～796.875VA一共構(gòu)成256種步進式無功補償。

四、系統(tǒng)測試

該檢定系統(tǒng)在設計和實現(xiàn)的過程，經(jīng)過了多次方案改進，于2017年05月研制成功并完成實驗室驗證，使用該系統(tǒng)對30000A電流互感器進行誤差校驗。復合電源找了最佳補償方式，補償功率因素達0.97，被試電流互感器10VA滿載的試驗結(jié)果如表1所示，該系統(tǒng)準確高效的完成了30000A電流互感器的誤差檢定。

表1 30000A電流互感器誤差數(shù)據(jù)表

五、結(jié)束語

發(fā)電機出口側(cè)大電流互感器現(xiàn)場誤差智能校驗裝置采用三相變單相的功率電力電子電源與電工電源串聯(lián)的現(xiàn)代電力電子變流技術(shù)、自動計算并調(diào)節(jié)的電容無功補償技術(shù)、大容量升流器小型化設計技術(shù)、步進式無功補償技術(shù)，大大減小現(xiàn)場電源及升流設備的容量和體積，可實現(xiàn)分散的校驗設備集成化、小型化和車載化，提高現(xiàn)場校驗能力和工作效率,降低人力物力成本，解決現(xiàn)場不能對發(fā)電機出口大電流互感器按照檢定規(guī)程進行校驗的難題，具有廣泛的經(jīng)濟意義和社會意義，建議推廣應用。