互感器校验仪差压回路的分析及其附加负荷推算

张杰梁，董小龙，黄　洪，赵斯衎

（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

互感器校验仪差压回路的分析及其附加负荷推算

张杰梁，董小龙，黄洪，赵斯衎

（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

为确定互感器校验仪差压回路负荷对电磁式电压互感器检定结果的影响，在给出国内检定规程对差压回路负荷技术要求的基础上，分析目前国内外常用的两种不同互感器校验仪的原理以及相应的差压回路附加负荷计算过程。分析结果表明：若忽略电流极性指示器所消耗的容量，两种互感器校验仪差压回路的容量相等；互感器校验仪差压回路附加负荷造成的测量误差，取决于标准和被检电压互感器二次侧阻抗压降；采用0.002级双级电压互感器对0.01～0.05级电压互感器进行检定时，附加负荷造成的影响可忽略不计。

电压互感器；互感器校验仪；差压回路；附加负荷

0　引　言

在分析二次负荷对电压互感器检定结果的影响时，往往仅考虑电压互感器负荷箱的重要性而忽略了互感器差值回路附加负荷的影响。试验结果表明[1]，若互感器校验仪差压回路附加负荷过大，将对标准器或被检互感器产生明显的容量变化，从而影响检定结果的准确性[2-3]。此外，JJG 314——2010《测量用电压互感器检定规程》中对附加负荷也有明确规定，即互感器校验仪差压测量回路的附加二次负荷引起的测量误差≤1/20[4]。JJG 169——2010《互感器校验仪检定规程》则要求在额定工作电压下，差压回路的电流不得超过1mA；在工作电压的其他百分数下，差压回路的压降不得超过额定电压下最大允许压降与电压百分数之积[5]。但实际上，互感器校验仪的附加负荷很难通过实验直接测出，仅能根据各类互感器校验仪各量程的回路阻抗计算确定。鉴于此，文中在分析目前常用的两种不同原理互感器校验仪差压回路的基础上，对其附加负荷进行推算，为相关仪器差压回路附加负荷的误差分析提供技术依据。

1　比较仪式互感器校验仪差压回路分析

比较仪式互感器校验仪的工作原理是以工作电压下通过电流比较仪测小电流为基础。如果将标准电压互感器的二次电压作为工作电压，并经电压互感器Tb降为仪器内部工作电压，被检电压互感器相对于标准电压互感器的二次差压作为被校小电压输入互感器校验仪便可获得电压互感器的误差。比较仪式互感器校验仪检定一般电压互感器的误差线路[6]如图1所示。

图1　比较仪式互感器校验仪检定线路

图中，标准电压互感器和被检电压互感器一次绕组并联，由升压器输出端供电。标准电压互感器的二次电压接仪器的工作电压回路，被检电压互感器的二次电压接二次负荷Y，并与标准电压互感器二次电压相比较，差压加在由电阻R0与电流比较仪初级绕组串联的支路上，从而在R0上产生对差压取样的电流假设比较仪绕组的内阻抗为零，则：

测量回路的供电电压UB是由电压U2n经降压互感器TP提供，若变换系数为

当在测量回路中升起电压U1时，电压U2n经降压互感器TP产生电压UB，两个电压互感器的次级电压同时经电阻R0产生电流交替调节电导箱和电容箱从而改变注入电流Ig+jIc的大小，当接在比较仪指零线圈上的检流计D指零时，可知被测电流和注入电流大小相等方向相反。由此得到平衡方程：

联立式（1）～式（3）可得被检电压互感器的误差：

2　电子式互感器校验仪差压回路分析

图2　电子式互感器校验仪检定线路

式中：U2n——标准电压互感器的次级电压；

Uf——差电压的同相分量；

Uδ——差电压的正交分量。

图3　差电压后续处理线路

3　差压回路负荷对测量结果的影响

3.1差压回路附加负荷容量计算

由比较仪和电子式互感器校验仪的测量原理[8]可知，差压回路给标准和被检电压互感器都带来了附加负荷。这是因为差压回路的小电流也成为标准和被检电压互感器二次负荷的一部分。标准和被检电压互感器的二次电流为

3.2差压回路负荷对测量结果的影响

电子式互感器校验仪是采样电阻分压器上的电压，当电压增大，电阻分压器消耗容量，差压回路容量比较仪式互感器校验仪是将差压通过电阻R0转换为小电流ΔI进行测量。若忽略电流极性指示器所消耗的容量，差压回路的容量与电子式互感器校验仪差压回路的容量大小相等[9-10]。

由于标准和被检电压互感器的附加负荷最大容量ΔSPX=UnΔU/R0，而差压回路容量SΔU=ΔU2/RΔ，且ΔU≤（10-1～10-3）Un，故附加负荷容量比差压回路容量至少大1～3个数量级。

可见，电子式和比较仪式互感器校验仪差压回路附加负荷造成的测量误差，就是差压回路电流在标准和被检电压互感器二次侧阻抗上的压降所引起的。

根据规程的要求，差压回路负荷对检定结果引入的附加误差不得大于被检电流互感器准确度等级的1/20，即：

假设电压互感器二次侧阻抗：

对于差压回路导纳YΔ为0.01 s的互感器校验仪而言，则要求RH+XH≤5Ω才能满足规程要求。

图4　电压互感器二次侧阻抗测量线路

表1　电压互感器二次侧阻抗实测值

二次电压和准确度等级不同，电压互感器二次侧阻抗也不同。为确定电压互感器二次侧阻抗的量值，现采用互感器校验仪阻抗测量挡对其进行测量，测量线路见图4。图中，标准电压互感器为0.002级双级电压互感器，被检电压互感器的准确度等级分别为0.01级、0.02级和0.05级，测量数据如表1所示。

表1的测量数据表明：

1）采用0.002级标准电压互感器检定0.01～0.05级被检电压互感器时，其二次侧阻抗均能满足“1/20”的要求。

2）采用0.002级双级电压互感器对0.01～0.05级电压互感器进行检定时，准确度越高，互感器的二次侧阻抗越小。

4　结束语

从测量原理上看，互感器校验仪可分为电子式和电工式两类，电工式有电位差式和比较仪式两种，电子式则有数显式和数字式两种。从目前国内外使用情况来看，以比较仪式和数显式居多，故文中在分析差压回路时，主要针对这两种测量原理的仪器。

若忽略电流极性指示器所消耗的容量，比较仪式互感器校验仪差压回路的容量与电子式互感器校验仪差压回路的容量大小相等。计算结果表明附加负荷容量比差压回路容量大1～3个数量级。

互感器校验仪差压回路附加负荷造成的测量误差，取决于标准和被检二次侧阻抗压降，试验数据表明，准确度越高，互感器的二次侧阻抗越小。附加负荷造成的测量误差无法直接测量，但可通过试验的方法实测互感器二次侧阻抗值，并依据该值和差压回路导纳值，判断差压回路附加负荷是否满足规程“1/20”的要求。

[1]赵修民.互感器校验仪差值回路附加负荷与测量误差[J].仪表技术，1996（12）：5-9.

[2]张杰梁，黄洪，方杰.电流互感器负荷箱的检测及误差分析[J].计量技术，2010（12）：38-40.

[3]张杰梁.基于线性补偿方式的电磁式CT负荷特性的研究[J].中国测试，2014（5）：40-43.

[4]JJG 314—2010测量用电压互感器检定规程[S].北京：中国计量出版社，2010.

[5]JJG 169—2010互感器校验仪检定规程[S].北京：中国计量出版社，2010.

[6]张杰梁.数字式互感器校验仪误差频率特性的试验分析及改善[J].工业计量，2013（1）：12-15.

[7]张杰梁.电磁式电压互感器检定方法综述 [J].机电技术，2012（6）：90-92.

[8]赵修民.互感器校验仪各回路的容量及其给互感器造成的负荷[J].互感器通讯，1994（3）：10-15.

[9]刘庆余.互感器校验仪整体检定的述评（上）[J].电测与仪表，2003，40（447）：12-17.

[10]刘庆余.互感器校验仪整体检定的述评（下）[J].电测与仪表，2003，40（438）：9-13.

The study of the different loop for transformer test set and its additional load

ZHANG Jieliang，DONG Xiaolong，HUANG Hong，ZHAO Sikan
（Fujian Institute of Metrology，Fuzhou 350003，China）

In order to study the effects of differential circuit load for potential transformer（PT）on calibration results，two kinds of transformer test set with different principle and its calculating process are analyzed based on giving the technical requirements.The analysis results show that，differential circuit capacity of two kinds of transformer test set is equal if the current polarity indicator capacity consumed is ignored.Transformer test set additional load caused by differential circuit depends on the secondary side voltage drop of standard PT and PT under calibration.The effect of additional load is neglected when adopting double level PT with an accuracy of 0.002 to calibrate PT with an accuracy of 0.01 to 0.05.

potential transformer；transformer test set；the differential loop；additional load

A

1674-5124（2015）12-0028-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2015.12.008

2014-12-23；

2015-02-02

福建省质量技术监督局福建省地方校准规范（FJJLK2013006）

张杰梁（1981-），男，工程师，硕士，主要从事电磁计量测试技术的研究。