互感器检定装置切换方式研究

黄晓斌+刘裕德+张维平+高大智

摘 要：目前，计量用低压电流互感器的检定工作大多是通过低压电流互感器自动化检定系统完成的。该系统的误差检定工位可实现自动接线，并利用数字式电子校验仪，根据电流互感器的等效模型计算电流互感器在不同额定电流下的比差和角差数据。通过大量的试验测试了电流互感器的比差和角差，研究了通道切换和互感器切换两种不同切换方式对误差数据的影响，并通过数据分析发现了同一准确级、不同电流比的互感器之间尚不具有统一的规律。

关键词：电流互感器；比差；角差；标准偏差

中图分类号：TM452 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.10.015

计量用电流互感器是电能计量装置的重要组成部分之一，而比差和角差是实时评估电流互感器检测精度的重要指标。一旦比差和角差的数值过大，则会导致电能计量误差增大。目前，我国的电力系统对计量用电流互感器的维护和检测工作大部分是由电力计量部门进行的。具体检测流程为：将被检互感器和标准互感器的二次侧连接至标准负荷，将大电流源同时接入被检测互感器和标准互感器，并对比标准互感器的输出与被检互感器的输出，从而获得被检互感器的比差和角差。随着自动检定水平的提升，各网省电力公司逐步开始引入自动检定系统，12台电流互感器输送至误差检定工位后，可通过自动拆接线和检测仪器对计量用电流互感器进行检测和试验，完成对电流互感器比差和角差的校核。目前，接线完毕后不同切换方式会对检定结果的影响尚没有相关定论。本文通过大量的试验探索了通道切换和互感器切换两种不同切换方式对检测精度的影响，并通过数据分析得出了不同电流比的电流互感器的最佳切换方式。

1 电流互感器的比差和角差

互感器的一次电流与二次电流相量的相位之差为角差。在互感器的相位差为0时测定相量方向，当二次电流相量超前一次电流相量时为正，通常以分（`）或厘弧（crad）表示。

2 计量用电流互感器误差限值

电流互感器的准确等级，即测量误差（精度），一般分为0.2，0.5，1.0，0.2S，0.5S，5P和10P等。其中，0.2，0.5等为测量线圈等级，其对20%～120%负荷范围内的精度要求较高，一般取4个负荷点测量其误差；带“S”的为特殊电流互感器，其对1%～20%负荷范围内的精度要求较高，一般取5个负荷点测量其误差；5P和10P的电流互感器一般用于保护接继电器，即要求在短路电流下的复合误差小于一定的值，5P即<5%，10P即<10%.因此，电流互感器根据其用途确定了不同的准确度，即不同电流范围内的误差精度。《测量用电流互感器检定规程》（JJG 313—2010）中明确规定了各准确度等级误差不得超过的限值。

3 现场试验比对及结果

3.1 试验方案

利用国网天津市电力公司的自动化检定线，选用型号为LMZ1D-0.5，准确级为0.2S，电流比为200∶5 A的12只互感器作为样本进行检定试验，样本标号为1～12.具体实验流程为：采用通道切换法，通过全通道找点测试软件，将12只互感器同时升流，分别记录每个样本升流至满载的1%、5%、20%、100%、120%时的比差和角差，重复测试20次；采用互感器切换法，通过单通道找点测试软件，将12只互感器逐一升流，记录每个样本升流至满载的1%、5%、20%、100%、120%时的比差和角差，重复测试20次；对测试仪记录数据进行整理和分析，研究两种切换方式对检定精度的影响。此外，为了探索相同型号、电流比的互感器是否具有相同的规律，选取了电流比为600∶5 A的12只互感器作为样本，样本标号为13～24，重复上述试验并进行了数据分析。

3.2 数据分析

在《物理学》中，进行重复性测量时测量数值集合的标准差可代表测量的精确度。在本试验中的两种不同切换方式下，分别计算了24个样本升压至满载的1%、5%、20%、100%、120%时的比差和角差的标准偏差，计算公式如下：

根据现场的实践经验，满载5%和满载100%时的测试数据对互感器的精度校验更具有指导意义，因此，在表1数据的基础上，对比了两种不同变比共计24个样本在满载5%和满载100%时的比差和角差数据，具体如图1、图2、图3和图4所示。

另一方面，对于两种准确级均为0.2S的不同变比的互感器，每个样本利用通道切换法和互感器切换法各测试20次后，通过数据处理提取出20次测试数据中比差和角差的最大值，并与0.2S电流互感器的误差限值进行对比，结果如图5所示。

3.3 试验结论

从图1、图2、图3和图4的对比结果中可以发现，对于电流比为200∶5 A，准确级为0.2S的电流互感器，在满载5%时采用互感器切换法在整体上优于通道切换法，而在满载100%时采用互感器切换法明显优于通道切换法。从检测时间上考虑，互感器切换法的平均检测时间为1 227 s，通道切换法的平均检测时间为314 s。因此，对于电流比为200∶5 A的互感器，采用互感器切换法的检测精度更高，但耗时较长，在不考虑检测效率的情况下，可优先采用互感器切换法；对于电流比为600∶5 A，准确级为0.2S的电流互感器，在满载5%时应优先采用互感器切换法，而在满载100%时采用互感器切换法明显劣于通道切换法。因此，电流比为600∶5 A的互感器和电流比为200∶5 A的互感器运行规律并不相同，在需要考虑检测效率的情况下，应优先采用通道切换法。

从图5的对比结果中可发现，对于两种不同变比的互感器，采用两种不同的切换方式时，得到的最大比差和角差数值均低于国标中规定的限值。因此，无论采用哪种切换方式，均符合检定规范的要求。

4 结束语

本文以准确级为0.2S的两种不同变比的互感器为样本，通过大量试验探索了自动化检测系统中误差检定工位采用不同切换方式时对检定精度的影响。试验结果表明，对于电流比为200∶5 A 的电流互感器，虽然采用互感器切换法的用时较长，但校验精度较高。然而，通过对电流比为600∶5 A的电流互感器进行试验后发现，这一规律并不适合直接应用于其他变比的电流互感器。因此，下一步将选取其他型号、准确级和电流比的样本进行对比，探索其是否存在普遍规律。

〔编辑：张思楠〕