基于“电压法”的组合互感器误差测试方法

周 桐，郑永杰

(中国机械科学研究总院集团有限公司，北京 100044)

0 引言

组合互感器是由三相电压互感器和三台(或两台)单相电流互感器组合形成一体的供电力系统三相电能计量、测量用的互感器,广泛用于35 kV或10 kV电压等级的大用户,其准确度直接关系到供用电双方电能的贸易结算,需定期对组合互感器进行准确度校准。目前对于组合互感器的校准采用三相电压和三相(或两相)电流同时加载的方法,其测试依据为JJG1165—2019《三相组合互感器检定规程》,该规程需要大容量的三相升压升流装置、三相标准电压互感器和高压标准电流互感器,现场检定很不方便。对于电流互感器和电压互感器的检定,还可采用间接法,文献[1]阐述了“低压外推法”检定电流互感器的原理,文献[2]阐述了“负荷外推法”检定电流互感器的方法,文献[3]表述了采用“低校高”法检定电压互感器的原理线路,三种方法为现场检定电流互感器和电压互感器提供了新的思路和技术支撑,但是上述方法依然需要两套设备,对于电流互感器和电压互感器组合为一体的三相组合互感器在现场检定时依然很不方便,急需研究一种具备同时检定电流互感器和电压互感器的合二为一的测试方法。

1 “电压法”检定组合互感器的原理

组合互感器中的电流互感器一般采用匝数补偿或分数匝补偿,其数字模型为[4]:

εi=-(Z0+Z1)Yi+Δf.

(1)

其中:εi为电流互感器误差;Z0为电流互感器二次绕组内阻抗;Z1为电流互感器二次负荷阻抗;Yi为励磁导纳;Δf为比值差补偿值。

采用“电压法”测电流互感器误差时,将电流互感器当作误差相同的电压互感器进行测试,先在200%～1 000%额定电压下测电流互感器空载误差和导纳等参数,然后再在1%～120%额定电流下测导纳Yi,进而由式(1)推算出电流互感器误差。

由式(1)可知,首先应设计一款标准电压互感器,其变比对应电流互感器一次二次匝数反比,通过该标准电压互感器测被检电流互感器的空载误差,然后再通过1%～120%额定电流点测其励磁导纳进而测出其负荷误差和误差补偿Δf,由式(1)可推算出该被检电流互感器误差。而电压互感器的误差同样由空载误差和负荷误差组成,如此可以将检定组合互感器的标准电流互感器和标准电压互感器合二为一,做成一台既可用于电流互感器检定又可用于电压互感器检定的标准器,为此设计了以下标准器,如图1所示。

图1 标准电流电压互感器CPT0

图1中,标准电流电压互感器CPT0采用双级互感器级联结构,第1级互感器采用双级互感器,其比例为(2～500)V/2V,第2级互感器采用感应分压器级联结构,级联比例为2 V/(0.25～9.25) V,由第1级互感器和第2级互感器共同组成图1所示标准电流电压互感器,对应被检电流互感器的电流比为(25～2 000) A/5A或(25～2 000) A/1A,对应被检电压互感器的电压比为(6～10) kV/100 V,电流比与电压比对应关系如表1所示。

表1 电流比与电压比对应关系

2 电流互感器与电压互感器的测试线路

2.1 电流互感器的测试线路

首先测电流互感器空载误差,将被试电流互感器当作误差相同的电压互感器,在200%～2 000%额定电压下测其空载误差,测试线路如图2所示。

图2 电流互感器的测试线路

图2中,SY1为升压器,CPT0为标准电流电压互感器,CTx为被检组合互感器电流部分,HE为互感器校验仪。

然后测被试电流互感器的励磁导纳,计算其负荷误差,励磁导纳测试线路如图3所示。

图3 励磁导纳测试线路

2.2 电压互感器测试线路

电压互感器测试线路如图4所示。图4中,SY2为升压器,额定电压为2 200 V,PTx为组合互感器电压部分。

图4 电压互感器测试线路

3 组合互感器误差试验

采用JJG1165—2019《三相组合互感器检定规程》要求的大容量三相升压升流装置、三相校准电压互感器和高压标准电流互感器与组合互感器误差测试系统分别对JLS-10型组合互感器进行了误差测试,测试结果分别如表2和表3所示。表2、表3中,f为比值差,δ为相位差。

表2 电流互感器数据

表3 电压互感器数据

4 结语

由表2和表3数据可知:采用JJG1165—2019《三相组合互感器检定规程》要求的“比较测差法”测得的数据与组合互感器误差测试系统采用“电压法”测得的数据比较,其误差值小于被检互感器误差限值的1/3[5],符合规程规定。组合互感器误差测试系统采用1台标准电流电压互感器即可对组合互感器的电流部分和电压部分进行测试,既保证了误差数据的准确性,又具有现场测试的简便性,可见基于“电压法”研制的组合互感器测试仪特别适用于组合互感器的现场检定或校准。