三元件三相组合互感器误差影响分析

2015-01-15任麟东陈湘萍

现代机械 2015年2期

任麟东，刘刚，江波，陈湘萍

(1.贵州大学电气工程学院，贵州贵阳 550025;2.四川省电力公司计量中心，四川成都 610000)

1 概述

目前在我国电力电网系统中大用户和专用变作关口进行点亮贸易结算的装置，一般采用10～35 kV的三相组合互感器(计量箱)。其电能计量准确与否直接关系到电力供需双方的经济利益，因此实现对三相组合互感器的准确检定有了极为深刻的意义。

国家有关部门于2004年8月1日实施的JB/T10432-2004《三相组合互感器》标准中明确规范了三相组合互感器的试验方法，其指出:三相组合互感器的误差试验、温升试验及相互干扰试验均应在施加三相电压和三相电流的情况下进行［7］。但目前国内各级测试机构和组合互感器的制造厂家均没有适用于三相组合互感器检定的装置，产品试验均采用单相法即在单相电源下采用单相检定标准分别对三相组合互感器的各个互感器进行独立的误差检定和其它试验。显然，这种方法既不符合现行国家相关标准的要求，又不符合三相组合互感器实际工作的情况，这种情况下带来的检测误差就容易影响到电能贸易结算的公平公正性，并影响到产品的性能质量。

本文采用了单相法和三相法对三元件三相组合互感器进行了误差分析。

2 三相组合互感器检定方法

2.1 单相法检定

三相组合互感器的单相法［1］是指在单相电源条件下采用传统校验方法对三相组合互感器中的一个电流互感器(CT)或者电压互感器(PT)单独进行校验，其原理框图如图1所示。

图1 单相法检定三相组合互感器原理框图

由原理框图可以看出采用单相法检定只是对三相组合互感器其中的某一相的电流互感器(CT)或电压互感器(PT)进行误差检定，其余电流互感器二次绕组或电压互感器二次绕组分别进行短路或开路。而单相法检定三元件三相组合互感器的接线方式上存在很大的争议，其接线图如图2所示。检定电压互感器误差接线图如图3所示。

图2 三元件三相组合互感器电压误差接线图

图3 电压误差接线图

由图2、图3电压误差接线图可以看出，三元件三相组合互感器在采用单相法检定电压误差时，其被试一次和二次接线会不可避免多穿入一个绕组。这样的接线方式是将一次两个绕组和二次两个绕组同时进行电压误差试验，这与图3所示的电压误差检定接线完全不符，因此试验得出的数据完全不可靠。

2.2 三相法

三相法［2］是模拟三相组合互感器实际工作状态，同时在三相加载电流和电压的情况下对其进行检定。三相法原理框图如图4所示。

图4 三相组合互感器三相检定法原理框图

由原理框图4可知，三相法的高压三相组合互感器检定系统主要由三相组合互感器检定控制台、带升流器的高压标准电流互感器、升压器、标准TV(标准电压互感器)、三相组合互感器校验仪及被试品等组成。其检定三元件三相组合互感器电流误差线路图如图5所示。

图5 三相三元件电流互感器检定接线图

采用三相法对三相组合互感器中电流互感器进行检定时，由三相组合互感器检定控制台经升压器，将电压升至三相组合互感器的工作电压，并由标准TV监视升压电压值。随之，在三相组合互感器检定控制台控制下逐步升流，对三相组合互感器中的电流互感器实施检定。检定三元件三相组合互感器电压误差线路图如图6所示。

图6 三相三元件电压互感器检定接线图

同理当采用三相法对高压组合互感器中的电压互感器进行检定时，由三相组合互感器检定控制台先将三相组合互感器的电流互感器一次侧电流升至额定电流值，其二次侧短路或接入负载，并通过标准电流互感器监视升流电流值。然后，在三相组合互感器检定控制台控制下逐步升压，进而对三相组合互感器中的电压互感器进行检定［3］。

3 三相组合互感器误差试验

基于以上三相组合互感器校验平台，对一组电流准确级为0.2S、电压准确级为0.2的三元件三相组合互感器分别采用单相法与三相法进行误差试验［5］，对比其测量结果。

3.1 单相法误差试验

对同一组三元件三相组合互感器采用单相法进行误差试验，其电流误差曲线如图7所示，电压误差曲线如图8所示。

由此图我们可以看出单相法电流误差比差曲线是随着电流增大而增大的曲线，角差曲线是随着电流增大而减小的曲线［6］。电压误差的比差、角差曲线则是一个平缓的曲线。电流、电压的比差均在0.2范围内，角差均在10的范围内，即误差没有超差，互感器检测合格。

图7 单相法电流误差曲线图

图8 单相法电压误差曲线图

3.2 电流、电压相互影响误差对比

三相组合互感器是将电流互感器(CT)和电压互感器(PT)密闭在一个容器内，当其工作时一次电流产生的磁场和一次电压产生的电场不可避免会对电压误差和电流误差造成影响［4］。

将单相法检测所得的比差、角差与用三相法检测所得的比差、角差做差，取其绝对值，比较其变化量。那么0.2S级的电流互感电流误差绝对值不超过4，0.2级的电压互感器电压误差绝对值不超过20。

电流误差差值曲线如图9所示。由图可知，单相法和加额定电压的三相法电压误差做差，其电场在20%In电流以下时对比差、角差差值曲线是一个很陡的曲线。其中A相比差差值接近0.5，超出了0.4的误差差值范围，B、C相比差差值接近0.4。由此可见在20%In以下电场对电流误差的影响是较大的，而且很可能存在超差的情况。在20%In以上电流误差比差、角差差值曲线均是平缓的曲线。由此可见随着一次电流增大，电场对电流误差逐渐减小，即20%In以上电流误差差值为一个较为平缓的曲线，并且比差差值与角差差值均在正常的范围内。

图9 额定电压下电流误差变化曲线

将单相法检测所得的比差、角差与用三相法检测所得的比差、角差做差，比较差值变化量。电压误差差值曲线如图10所示［8］。由图可知在一次电流额定的情况下，80%Un以下比差、角差差值曲线是相对较陡的曲线，比差差值在0.1到0.5范围内，角差差值在6到16范围内。其中C相比差差值超过了0.4，那么C相比差就可能超差。由此可见，磁场对80%Un以下的电压误差影响较大。随着电压的增大，80%Un以上的比差、角差差值曲线为一个较为平缓的曲线，由此可知其磁场对电压误差的影响随着一次电压的增大而减小。