电能表用电流互感器的外推法测试

山西省机电设计研究院　连慧峰



电能表用电流互感器的外推法测试

山西省机电设计研究院连慧峰

针对传统的比较测差法检定电能表用电流互感器存在的弊端，本文提出了一种外推法检定电能表用电流互感器的新方法，该方法的原理基于传统比较测差法，在额定电流和额定负荷下测试被检电流互感器误差。通过测试被检电流互感器二次绕组直流电阻和1%～120%以及200%～1000%额定电流下的励磁导纳，经过函数外推至1%～1000%额定电流下误差，不仅不需要宽量限互感器校验仪，标准器，负荷箱，即可方便测试被检电流互感器的误差，而且由外推法检测推算出的误差数据与传统法的检测的误差数据相比，差值小，符合检定规程，且算法简单，设备小巧，检测更方便。

电流互感器；传统法；外推法；检定；励磁导纳

0　引言

根据国家电网公司企业标准Q/GDW 11179.15-2014《电能表用元器件技术规范 第15部分 电流互感器》电能表用电流互感器需单独检定，而电能表用电流互感器需检定1%～1000%下的误差。传统检测法需要宽量限校验仪和宽量限电流互感器标准，且对校验仪的灵敏度要求很高，从而使得检定工作比较复杂。由于电能表用互感器一般没有补偿或者只有匝数补偿比值差，所以，可以采用外推法检定。本文提出了一种在传统检测法基础上，推算出几倍甚至几十倍额定电流下的误差数据的检测方法。

1　传统检定法

根据国家电网公司企业标准Q/GDW 11179.15-2014《电能表用元器件技术规范 第15部分 电流互感器》的电气要求，电能表用电流互感器其额定一次电流为0.3～10A，二次电流为2mA～10mA，准确级从0.5～0.05级，其误差检定采用比较测差法原理。比较测差法检定时，因互感器校验仪工作量程一般为5A或1A，以5A/5mA被测试品为例，需采用一次电流为校验仪供电，如图1所示，而一次电流不是5A时，需专用的供电互感器来供电，其检定线路如图2所示。

1.1传统检定法线路

图2 非5A/5mA电流互感器检定线路

而其实际误差为：

1.2　传统检定法的弊端

如式（2）所示，被测试电流互感器的实际误差为：

由式（3）可以看出，互感器校验仪显示误差比被检互感器实际误差小1000倍，对互感器校验仪的灵敏度要求很高。同时当测1%和5%额定电流点的误差时，差值电流小到几，极易受外界电磁场干扰，导致测量不准确，再者，电能表用电流互感器需要测试2～10倍额定电流下误差，这对传统电流互感器校验仪来说几乎是不可能的，同时，被测电流互感器的实际误差要经过折算才是最终的实际误差，如果某一点的测量误差测试不准确，其结果会扩大Kn倍。综上所述，传统比较测差法会导致测量不准确，尤其是1%和5%点的误差，同时检定工作较复杂，不适合电能表用互感器批量检定或抽检。

2　外推法检测

2.1传统法检测被检电流互感器的误差

在二次负荷为R2和额定电流下，按传统法检测被检电流互感器的误差为：

由于电能表用电流互感器一般没有补偿或只有匝数补偿比差值，且二次负荷为固定的纯电阻，则被检电流互感器的误差可表示为：

R为被检电流互感器二次绕组内阻；

Yn为额定二次感应电动势下的二次励磁导纳。

同理可得额定电流的任意百分数下，被检电流互感器的误差可表示为：

式中Yi为额定二次感应电动势的任意百分数下的二次励磁导纳。

由公式（5）和公式（6）推得：

则公式 （7）可写为：

如果需要测200%额定电流下的互感器误差，则：

由以上推理可知，利用外推法检定电能表用电流互感器时，首先用传统法测得额定电流下的互感器误差fn和，再测得任意外推点的励磁导纳和二次绕组内阻，由公式 （7）可推出额定电流任意百分数下的误差数据。

表1　5A/5mA电流互感器误差数据

2.2实现线路

2.2.1测试额定电流和额定负荷下的互感器误差线路（见图1，图2）

2.2.2测二次绕组直阻R2线路

图3　二次绕组直阻R2测试线路

图4 测被检电流互感器二次励磁导纳线路

图3中R0为限流电阻，N2为被检电流互感器二次绕组，UR为二次绕组压降，由图3可知：

只要测试出UR即可得R2的数值大小。

2.2.3测被检电流互感器二次励磁导纳线路

图4中，T为调压器，SY为升压器，CTX为被检电流互感器，N1为CTX一次绕组，N2为CTX二次绕组。测电流互感器二次励磁导纳时，将其一次绕组开路，工作电压施加于二次绕组上，产生二次励磁电流，输入校验仪的KD端钮，校验仪在测导纳的量限下测得励磁电流与工作电压的比值，就是被测励磁导纳，即：

3　试验数据

以0.2级的5A/5mA被检电流互感器为例，其试验数据如表1所示。

4　结论

本文提出了一种在传统比较测差法检定额定电流下电能表用电流互感器误差的基础上，外推出额定电流任意百分数下的互感器误差，理论分析和实验数据验证表明，该外推法检测电能表用电流互感器与传统检测法相比，误差差值小，符合检定规程，且无需宽量程互感器校验仪和宽量程电流互感器标准，所需设备小巧，算法简单，更方便对电能表用电流互感器进行批量检定或抽检。

［1］标准:Q/GDW 11179.15-2014电能表用元器件技术规范:第15部分:电流互感器［S］.

［2］标准:JJG313-2010测量用电流互感器［S］.

［3］专著:赵修民，赵屹涛等.［电流互感器与电流比例标准］.北京:中国电力出版社，2014，3.

［4］专著:赵修民.［测量用电流互感器］.北京:机械工业出版社，1986.

［5］期刊:赵修民，赵屹涛.［低压外推法测定电流互感器误差］.电测与仪表，1999（4）：22-23.

［6］专著:赵修民，赵屹涛.［互感器校验仪］.太原 山西科学教育出版社，1996.

连慧峰（1975—），女，山西襄垣人，大学本科，工程师，长期从事互感器和电测设备的调试和检测工作。