电流互感器现场测试技术分析

国网冀北电力有限公司廊坊供电公司 刘桐然 崔艳梅 刘亚静 刘学刚

0 引言

现场电流互感器误差及其二次回路负荷的检验由于受各地电力系统管理模式的影响、现场检验设备和检验手段的制约及对现行国家标准、规程、规范等文件的理解问题，在实际应用中，采用的检验方法和检验手段各不相同，其检验结果的可靠性和准确性存在不同程度的问题。因此，科学地规范其检验方法、检验手段、操作程序是必要的。

1 测试用设备技术要求

1.1 标准电流互感器

标准电流互感器的检定等级要求高于被检互感器两级，而且标准互感器的实际误差不得大于被检互感器误差限的1/5，同时，作为标准用的互感器在变差以及量值稳定性方面，比一般测量用的互感器有额外和更高的要求。一般来说，电流、电压上升与下降时，标准互感器的误差变化应小于其误差限值的1/5，在一个检定周期内，误差的变化小于标准器误差限值的1/3。此外，用于现场的标准互感器还应具有抗磁场干扰的能力 。

1.2 互感器校验仪

目前国内各省市使用的互感器校验仪大多为2级，同时规定，互感器校验仪引起的测量误差，应小于被检电流互感器误差限值的1/10。其中，由于装置灵敏度造成的测量误差小于1/20；由于最小刻度值引起的测量误差小于1/15；测量回路二次负荷对被检电流互感器误差造成的影响小于1/20。此外，用于现场使用的校验仪应同样具有抗电磁干扰的能力。

1.3 标准负荷装置

目前，国内使用最广泛的标准负荷输出设备是电流负荷箱。电流负荷箱一般使用阻抗值作为其标度。使用时，根据被测目标的二次电流计算其实际负荷。在检定规程有明确要求，电流负荷箱的检定等级应达到3级，因此在测量时必须充分考虑开关接触电阻和引线电阻的影响，例如，为了达到减小开关接触电阻的目的，应使用重压力开关或旋塞式开关；因为二次引线电阻通常会同二次负荷一并计算，故必须使用专门引线。检定时使用电流负荷箱，根据其不同的额定电流值，应具备相应的阻抗值，例如，额定电流为5A的电流负荷箱应具有0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.6、2Ω等阻抗值，额定电流1A的电流负荷箱应具有5、7.5、10、15、30Ω等阻抗值。

1.4 试验电源

试验电源是指在检定工作现场，可以持续稳定地提供检定工作所需要一次电流的装置。试验电源应具备电压调节功能，并可以方便地调节到测量所需的电流电压额定值的档位上。试验电源内部的升流器和升压器必须具有相当的电流与电压输出容量，且波形失真比不大于1%。我们知道，升流器的输出电压与被测的电流互感器额定安匝数有密切关系。额定安匝数愈大，回路阻抗愈大。无论何种情况，整套测量系统都应有可靠接地，接地时应使用专门的接地桩和接地线，并且要求接地电阻应小于5Ω。电压调节装置应具备足够的调节区分度，因此，一般要求调节功能包括粗调和细调两档，其中细调的电压范围应为粗调电压范围的±5%。

1.5 专用连接导线

二次定值导线通常在0.05～0.06Ω。大电流母线的结构构成为多股软铜线外包绝缘编织，接线耳或接线板焊接在线头部分，材质大多为黄铜或紫铜材料，并预留与互感器一次接线端子相配合的圆孔。为了进一步减小接线电阻造成的测量误差，接线耳或接线板必须要牢牢紧固在互感器的接线端子上。当两个金属平面互相接触时，会产生许多接触点，这些接触点会带来额外的接触电阻，而接触电阻的大小取决于压力、材料的硬度及电阻率。为了避免接触电阻造成接触点过热，从而发生氧化甚至熔焊事故，测量时要求接触压降小于0.1V。大电流母线的电流密度一般为3～5A/mm2，平均压降约50～80MV/m。因此，升流器产生的压降主要来自互感器一次线圈阻抗与一次回路的感抗。

1.6 必要的监视用仪表

主要有电压表、电流表、频率表等各类电工仪表，这些指示仪表一般已集成到了现场校验箱上。

2 计量用电流互感器现场检验

2.1 测试原理

在进行互感器检定（测试）时，一般采用比较法：用一台标准互感器与被测试互感器进行误差比较，互感器校验仪可以准确地测出被试互感器相比于标准互感器的比差和角差，一般要求标准互感器的准确度比被测互感器高2级，如果标准互感器的准确度只比被测互感器高1级，则出具误差结果时必须考虑标准互感器自身的误差。

检定时，应尽量避免或者杜绝用与被测互感器同级的标准互感器，因为同级检定额测量误差非常大，足可以影响到被测互感器的测量结果，势必影响检定工作的准确性。接线如下图所示。

图 电流互感器现场测试技术分析图

2.2 测试项目

测试前准备：

1）戴安全帽、穿工作服、绝缘鞋、戴手套，检查工器具是否完备。

2）正确、认真地填写现场工作第一种工作票；

3）工作前必须作好安全工作技术措施；

环境条件判断：

1）观察温、湿度计数值，并准确记录，要注意测量时环境温度应为10～35℃，相对温度小于80%，否则应计量避免测量一面发生事故或影响测量精度；

2）温、湿度满足测量工作要求，方可以进行现场检定工作。

2.2.3 设备放电

测量前应进行放电，放电时应使用放电棒，并与接地线连接牢固，放电方法正确，即放电棒逐渐接近一次接线端子，最后实现接触放电。

2.2.4 直观检查

1）没有铭牌或铭牌中缺少必要的标记；

2） 接线端钮缺少、损坏或无标记；穿心式电流互感器没有极性标记；

3） 多变比电流互感器在铭牌或面板上未标有不同电流比的接线方式；

4） 严重影响检定工作进行的其他缺陷。

2.2.5 绕组的极性检查

1）应使用电流互感器校验仪进行绕组的极性检查。目前大多数校验仪都具有极性指示器，而且标准器的极性已知，按规定的标记接好线并通电，如发现校验仪的极性指示器动作，同时排除电流比接错的因素，则可确认被测互感器与标准电流互感器的极性相反。

2）如果使用的互感器校验仪不具有极性指示器，则允许用其他方法进行极性测试，例如通过直流法直接检查绕组的极性，正确极性应为减极性。

3）使用校验仪进行极性检查时，一次电流上升限制在额定值的5%以内；测得极性正确后必须将一次电流归零；极性测试后应马上报告；极性检查完毕后，必须切断电源，并按照上文所述的方法对设备进行放电；最后再进行下一步退磁工作。

2.2.6 退磁

最佳的退磁方法，是按厂家在标牌上标注的或技术文件、说明书中所规定的退磁方法进行。如果厂家未做相关规定，则可根据实际情况，在下面介绍的方法中选择合适的一种进行退磁。

1）开路退磁法。在一次（或二次）绕组中选择其匝数较少绕组，接通10%的额定一次（或二次）电流，在其他绕组开路的前提下，平稳、缓慢地将电流降至零值。退磁过程中，应时刻监视接于匝数最多绕组两端的电压表，若指示值超过2600V，则应选择更小的电流值进行退磁。

（2）闭路退磁法。在二次绕组上接入相当于额定负荷10～20倍的电阻，在一次绕组加上工频电流，首先将电流从零打到1.2倍额定电流，然后再平稳、缓慢地地降至零值。对具有两个或两个以上二次绕组的电流互感器进行退磁时，若多个二次绕组使用同一个的铁心连接，则对其中一个二次绕组进行退磁时，其余的二次绕组应开路。

3）在试验过程中需要退磁的，一般选择闭路退磁法。如需要改变接线时，应将其他绕组开路，由于负载箱最大负荷不能满足该要求，通常将负载箱打至最大负荷，并在试验记录上单独记录该情况。

4）退磁后，必须再次切断电源，并将设备放电，开路的二次绕组应该短路。

2.2.7 计量绕组在实负荷下的误差测试

1）先将一次电流升至额定电流值的1%～5%，如未发现异常，将电流升至最大电流测量点，再降到接近零值准备正式测量。如有异常，应排除故障后再进行测量。

2）在额定负荷及1/4额定负荷或虚拟实际负荷下分别测试，误差测试点按额定一次电流的1%（S级），5%，20%，100%，120%测试下进行。若有特殊要求可增加测试点。

3 测试技术分析

3.1 一次回路的连接

1）应尽量减小一次连线的长度。必要时，应采取措施将标准互感器和升流器置于被试电流互感器最小距离范围内。当工作人员在距离地面3m以上作业时，应严格遵守电力行业标准DL409-1991《电业安全工作规程》关于高空作业的要求。同时，应与周围带电的高压设备保持安全距离。

2）接电流一次线时，应首先检查被接导体是否存在氧化或污垢等现象，如果被接导体氧化或存在污垢，应用砂纸或其他工具清洁后再连接。

3）采用线夹和端子板连接电流一次线时，应尽量保持较大的接触面，严禁点接触。

4）接线完成后，应断开一次回路的一侧接地刀开关或开关（断路器），并检查一次回路，确认没有其他旁路。

5）独立式电流互感器一次接线端在两侧，注意一次连接方式（多电流比时）。

6）开关（断路器）套管式电流互感器一次接线端位于开关（断路器）两侧套管上，接线时注意检查开关（断路器）合、分状态，试验时开关（断路器）位置必须处于“合”状态。

7）封闭式组合开关设备的电流互感器一般安装在断路器两侧，各有接地刀开关。可把一端刀开关的接地线拆除，作为一次电流极性端子，把该处接地点作为另一个电流端子。注意一次电流必须通过断路器形成闭合回路，因此试验时断路器要处于闭合状态。

3.2 二次回路的连接

1）电流互感器二次尽量在接线盒上接线，当电流互感器接线盒无法打开时，再在电流互感器端子箱接线，此时要考虑二次电缆对互感器检验仪的影响。

2）接电流互感器二次线时，除计量二次绕组外，其余二次绕组应可靠短路。

3.3 工作电源接线

1）测试仪器工作电源应尽量避免与升流器电源使用相同相，以免电压变化过大干扰校验仪正常工作。

2）试验设备接试验电源时，应通过开关控制，并有监视仪表和保护装置等。

3.4 大电流互感器测试

根据现场勘测结果选择合适电流比的标准电流互感器及配套升流等设备，若现场被测电流互感器变比较大（2000/5A，2000/1A以上），且其回路较长，由于现场条件的限制、被试品、标准器和升流器组成的一次接线环路，导线周长有12～15m左右，相当于试验室联接环路的3～4倍，使环路产生的漏电抗量随导线环绕的面积按比例增加，由升流器发生的电源能量，大部分消耗在无功功率上。因此，选择合适容量的调压器、升流器和一次导线或适当的并联补偿电容。

4 结束语

近几年来各地供电公司进行电流互感器现场检验工作，由于在检验过程中各种因素的影响，其测试结果的可靠性和准确性存在着程度不同的问题。严重影响了供电、用电单位之间电量交易结算的准确性，在这里笔者建议各级网省、地市供电公司的计量部门要加强对互感器检测从业人员的培训与考核，提高其专业素质和业务能力，此外还要加强涉及网间结算单位之间的业务沟通与数据共享，减少由于人为错误、自然误差等造成的经济损失。

[1]唐娟.互感器现场校验探讨[J].贵州电力技术,2008(5):74-76；

[2]王建章.电流互感器现场校验模式介绍[J].农村电工,2010(4):41-42；

[3]许灵洁.电流互感器基本误差现场检定一次升流方法的研究[J].浙江电力,2010(5):15-17.

[4]吕勇军.电子式互感器基本误差及检定方法的研究[J].仪表技术,2010(9):1-2;

[5]靳绍平.基于负荷误差外推法便携式三相电压互感器现场检定装置的研究[J].电测与仪表,2011,(1):31-33.

[6]毛安澜.电压互感器现场校验新方法的研究[J].电测与仪表,2011(6):27-29.

[7]于旭.电压互感器现场检定[J].吉林电力,2011(8):45-47.

[8]常太华,苏杰,田亮.检测技术与应用[M].北京:中国电力出版社,2003.