基于电流互感器负荷误差外推法的校验技术研究

杨伊璇

（广东电网有限责任公司教育培训评价中心（广东省电力工业职业技术学校），广东 广州 510520）

基于电流互感器负荷误差外推法的校验技术研究

杨伊璇

（广东电网有限责任公司教育培训评价中心（广东省电力工业职业技术学校），广东 广州 510520）

针对电流互感器测试问题，文章对传统的比较测差法进行对比，提出了负荷误差外推法，电流互感器负荷误差外推法是将被检测的电流互感器与标准电流互感器在小电流的条件下进行误差测量比较，测得误差。文章阐述了电流互感器负荷误差外推法原理、误差测试的过程以及与传统比较法对比负荷误差外推法的优势。

电流互感器；传统比较测差法；负荷误差外推法；测试

通常情况下，电力系统常采用传统的比较测差法来测试电流互感器，此时各部分的仪器都是独立的，溯源比较方便，但是仪器的重量及体积都较大，导致室外测试困难。而负荷误差外推法所使用的检测设备简单，无需大电流导线及负荷箱，接线以及测试均较为简便。本文简述电流互感器负荷误差外推法原理、误差测试的过程，与传统的测试方法进行对比，体现负荷误差外推法的诸多优势。

1 传统检定技术概述

传统检定技术采用的是比较测差法，主要是对电流互感器、电流负载箱及检验仪等组成测试台的每一部分进行检测，将电流互感器检测结果与标准电流互感器测量结果进行比较，从而得知被检测互感器的误差大小。传统的电流互感检测方法应用的前提条件较高，首先提供电源的设备需能够产生大电流。由于额定一次电流在不断变大，能够产生大电流的电源设备的容量也随着电流及回路阻抗不断增大，当一次电流超过2 000 A的时候，电源设备能够有几十千伏安的容量，此时的设备缺点突出，庞大的体积以及超大的重量使得大电流接线困难，并且为工作人员带来诸多不便，检测人员的工作强度大，需要检测的设备随着体积的增大检测难度也随之升高，不能够确保检测所需的大电流要求，大电流互感器的现场检测将会难以实现。

当采用比较测差法检测时，互感器校验仪工作量程通常是5 A或1 A，以5 A/5 mA被测试品为例，校验仪必须使用一次电流来供电，当一次电流不是5 A时，就需要使用专用的供电互感器来供电。

2 电流互感器负荷误差外推法原理

本文提出负荷误差外推法用于电流互感器检测，其测试的原理：第一步是加载一次电流的5%，20%，使用误差外推法检测电流互感器在一次电流为5%，20%时的实际误差，其次在5%测量点的条件下对20%测量点进行仿真，测量其误差并与测量点为20%时的实际误差进行比较，从而将误差的大小计算出来，再通过5%，20%测量点对测量点为100%或是其他的测量点进行仿真，测出相应的误差。误差外推法的接线与传统测量方法的接线一致，在得到5%，20%的误差检定的数据之后，应用负荷外推的方式仅仅改变负载大小为100%，120%的数据，数据真实可靠。若电源与电流设备达不到对电流互感器进行误差测试要求时，通过进行小电流低电流外推法检定大电流互感器误差。相比传统的检测方法，电流互感器负荷误差外推法是将被试的电流互感器与标准电流互感器在小电流的条件下进行误差测量比较，减小了设备的容量、体积以及重量，使得现场测量电流互感器误差较为容易。

3 基于电流互感器负荷误差外推法的校验技术

3.1 测试原理

基于电流互感器的误差理论，当电源以及电流设备不能够满足要求对电流互感器进行误差测试，而又能测量小电流的时候，通过检测互感器的二次绕组内阻抗Z2、空载误差、互感器各种电流及外带阻抗下的激磁导纳，计算出此类互感器的实际误差。

当被检互感器无非线性补偿时，电流互感器在大电流点（n%点）及外负荷Z（额定负荷ZB，下限负荷Zb和实际运行负荷Zl）下的复数误差ε（n，Z）为匝数补偿量εw、容性误差-YcZ和励磁误差-（Z2+Z）Ym（n，z）的复数和，即：

电流互感器在低电流外推起点（n0%点）及负荷为0 VA时，空载误差ε（n0, 0）为：

将式（1）与式（2）相减，导出了该法的数学模型:

式中，εw为匝数补偿量；Z2为二次绕组内阻抗；Z为互感器所带负荷阻抗；Z2+Z为二次总阻抗；Yc为二次寄生电容导纳。

当电流互感器二次负荷变化时，二次电势也会改变，铁芯磁通和励磁误差也会改变，所以二次负荷和误差变化属于非线性的关系。通常情况下，如果要进行负荷误差换算，其前提条件是磁通保持不变。而当电流互感器二次负荷的功率因数变化的时候，二次感应电势保持不变，此时就可以进行负荷误差换算。电流互感器负荷外推法理论基础是电流互感器的T型等效电路。图1为实际等效电路。通过分析等效电路得到，二次分布电容的作用相当于在二次负荷两端并联一只导纳值为Yc的电容器。

图1 考虑二次绕组分布电容Yc的电流互感器等效电路

3.2 测试过程

测试原理中所述的电流互感器的误差测试原理，通过测量互感器的二次绕组内阻抗Z2、空载误差以及互感器各种电流及外带阻抗下的激磁导纳，再经过计算机根据互感器误差理论得出此类互感器的实际误差。通过引进新型的设备装置HEA-W型便携式全新智能化检测装置，来更好地应用低电流外推法进行电流互感器的误差测试。与传统的误差测试方法相比，该装置应用的是低电流外推法，其工作原理是测量出所测电流互感器的参数，通过内置系统装置来进行大电流下电流互感器误差值的计算。电流互感器负荷误差外推法的测试过程共有4个步骤：二次绕组直阻测试、退磁、两2个外推点电流误差测试和激磁导纳测试。图2为测试系统以及在现场大变比电流互感器测试过程的接线。

3.3 测量装置的标准量值传递

负荷误差外推法检测现场大电流互感器校验装置的测量原理是：在低电流比例标准的条件下，通过比较法将测试的互感器在低电流下的空载误差测出来；测量二次绕组内阻抗与二次导纳，从而计算出空载励磁误差以及负荷误差的增量，通过外推法得到所检测的互感器在大电流下的误差。检测的装置包含两种，分别为低电流比例标准HL-450以及HEA-W多功能互感器校验仪，所以就需要对低电流比例标准HL-450以及HEA-W多功能互感器校验仪进行传递测试。

图2 负荷误差外推法试验接线

3.4 现场电流互感器的误差比对

通过对不同的电流互感器测试结果进行比较来确保负荷误差外推法的准确率。第一种是测试误差的装置系统，其为负荷误差外推法装置系统，另外一种测试装置是传统的等安匝直接比较法装置系统，电流互感器负荷误差外推法通过在小电流的条件下对比被试的电流互感器与标准电流互感器的误差测量结果，减小了设备的容量、体积以及重量，使得现场测量电流互感器误差较为容易。

4 结语

本文介绍了电流互感器负荷误差外推法原理、误差测试的过程，通过与传统的测试方法进行对比，突出了负荷误差外推法较传统比较法设备容量小、体积小以及重量小的优势，不但确保了误差测量准确性，与此同时也使现场测量电流互感器的误差变得方便。

[1]国家质量监督检验检疫总局.测量用电流互感器（JJG313—2010）[S].中华人民共和国国家计量检定规程，2010.

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

Research on calibration technology of current transformer based on load error extrapolation

Yang Yixuan
（Education and Evaluation Center of Guangdong Grid Limited Company（Guangdong Province Electric Power Industry Occupation Technical School）, Guangzhou 510520, China）

Aiming at the problems of current transformer test, this paper compared the traditional differential comparison method, put forward the load error extrapolation method, which is comparing the current transformer detected with standard electric current transformer under the condition of small current, to get the error measurement. This paper expounds the current transformer load extrapolation error principle, process of error test and load extrapolation error advantages over traditional comparison method.

current transformer; traditional comparative difference measuring method; load extrapolation error; testing

杨伊璇（1988— ），女，甘肃兰州，本科，助理讲师；研究方向：电力营销。