互感器检定标准的分析与探讨

张杰梁+林勇+赵斯衎+董小龙

摘 要：本文在分析二次负荷的技术要求、电流互感器的退磁问题、检定结果的修约、运行变差和磁饱和裕度的基础上，提出采用不同标准检定带来的问题，并从运行变差、电流互感器磁饱和裕度的测量、试验条件和设备、试验人员等方面的量值溯源等方面提出JJG 1021存在的问题，并在此基础上对解决方法进行探讨。

关键词：互感器；检定标准；运行变差；磁饱和裕度

1 引言

早期，电力互感器的检定一直采用JJG 313和JJG 314两个规程。考虑到发电厂和变电站现场的电力互感器多数是高压电流、电压互感器，属于安装式设备，大多数情况下不能拆离现场，只能在现场检定。此外，JJG 313和JJG 314未考虑现场使用中存在的附加误差。故国家质检总局在2007发布、实施了互感器新规程JJG 1021。JJG 1021的实施给安装在6kV及以上电力系统中CPT的检定提供了技术依据，而“10年的检定周期”实际上也更能节约成本，利于节能降耗。虽然JJG 1021的实施具备以上优点，但从目前国内采用情况来看，鲜有检定机构根据JJG 1021建立计量标准，其主要原因除了检定工作量增加外，还存在一系列关键技术问题未解决，如磁饱和裕度试验设备的合理配备和有效溯源、部分运行变差难以操作和实现等[1-3]。

本文在分析二次负荷技术要求等基础上，从运行变差、电流互感器磁饱和裕度的测量等方面提出JJG 1021存在的问题，并在此基础上对解决方法进行探讨。

2 二次负荷的技术要求

关于二次负荷，JJG 313、JJG 314的技术要求是：在额定电压或电流20%～120%，环境温度为（20±5）℃时，有功分量和无功分量不得超过±3%。JJG 1021主要针对现场电流互感器的检定，其参考气温为-25℃～55℃，此时要保证负荷箱的最大相对误差达到±3%级就比较困难。因此该规程将负荷箱在80%～120%范围内的有功和无功分量相对误差规定为不超过±6%，在其他有规定的电流百分数下，不超过±9%。JJG 1021在范围中指出，6kV以下电力系统中使用的电力互感器，如果不移除现场，也参照本规程检定。这意味着6kV以下电力系统中使用的电流互感器既可采用JJG 1021检定，也可采用JJG 313 检定。而根据文献[1]，±3%的电流负荷误差可能带来±6%的检定误差，故采用基于JJG 1021的检定装置和JJG 313的检定装置，因其采用的负荷箱最大允许误差不同，其检定结果可能会有较大的差异，影响了测量结果的一致性，甚至影响到检定结果的合格与否[4]。

3 电流互感器的退磁问题

交流磁化曲线（见图1），也称为磁滞回线。当磁化电流沿H轴的正方向变化时，磁感强度B沿着磁滞回线右边的一支变化；H到达最大磁化强度HC后，B也到达最大磁感强度。根据JJG1021对剩磁误差的试验要求，试验时从被试电流互感器的二次绕组通入相当于额定二次电流10%～15%的直流电流充磁。持续时间不少于2s。然后测量误差。此误差与退磁状态下测得误差比较，取误差变化量的绝对值作为剩磁影响的测量结果。当测量结果大于基本误差限值的1/3时，即可判定电流互感器不合格。而JJG 313只把退磁作为电流互感器误差检定前的一个检定项目，对退磁前后的误差变化量不作要求。也就是说，采用不同的检定规程，将有可能出现两种不同的检定结果。

4 关于检定结果的修约

根据JJG 1021，检定准确级别0.1级和0.2级的互感器，检定时读取的比值差保留到0.001%， 相位差保留到0.01'；检定准确级别0.5级和1级的互感器，读取的比值差保留到0.01%， 相位差保留到0.1'。这是因为现在普遍使用的互感器校验仪，其分辨力都可以达到比值差0.001%， 相位差0.01'，因此读取的数据对检定结果的影响可以用0.1级互感器为例分析，0.1级互感器的基本误差限值为0.1%和5'，检验时读取的比值差保留到0.001%， 相位差保留到0.01'，记录得到的数据细化到一个修约单位的1/10，检定结果落在在误差合格与不合格的临界点的概率比原来的修约方法更小，误判的可能性也减小了。就工作量而言，多使用一位有效数字比进行数据修约处理要简单。关于检定结果的修约，JJG 313对0.1级和0.2级互感器的比值差修约间隔分别为0.01%和0.02%，而相位差则分别保留到0.5'和1'。此时，当0.2级电流互感器的比值差测量数据为0.210%时，依据JJG 1027可判定为不合格，而根据JJG 313进行修约后的结果则为合格。

5 关于运行变差和磁饱和裕度

与JJG 313、JJG314相比，JJG 1021在检定项目中增加了影响因素单独作用下互感器的变差，包括周围电气设备造成的电磁干扰，电网运行时过电压过电流，气候条件（包括环境温度、湿度、日照、污秽等）等变化引起的计量误差，此外对电流互感器又增加了磁饱和裕度的试验。从规范的严谨性来看，JJG1021对互感器的要求是最高的，也是最完善的。但从执行性来看，就显得不够经济合理。一是變差试验浪费大量的人力物力，给JJG1021的建标带来大量的成本；二是从量值的溯源性来看，有以下两点值得商榷：（1）采用传统测差法进行磁饱和裕度试验时，检定装置中标准电流互感器、电流负载箱、互感器校验仪一般无法过载到120%～200%额定电流，这就需要对电流负荷箱进行并联处理、对校验仪进行换流处理等，给试验带来一定的难度。（2）磁饱和裕度的另一种试验装置是基于间接测量法，如负荷外推法、低压外推法、互易法等，该类方法的优点是测量方法简单，但除负荷外推法外，其他方法均未列入国家规程规范推荐范畴，主要原因是数学模型尚未公开，量值溯源方法未确定；基于负荷外推法的试验装置虽国家规程有推荐，但其溯源方法尚存在争议，还需有相应的国家规程规范进行约束，以便利于该类仪器的推广[5]。

6 对JJG 1021的几点建议

从规范的严谨性来看，JJG1021对互感器的要求是最高的，也是最完善的。但从执行性来看，就显得不够经济合理。一是变差试验浪费大量的人力物力，给JJG1021的建标带来大量的成本；二是从量值的溯源性来看，还存在一些不足。建议将JJG 1021部分变差写入电力互感器形式评价大纲，这样有利于节约成本。关于磁饱和裕度，建议采用间接法，省去最高标准量值溯源带来的难度。

参考文献

[1]JJG 1021-2007 电力互感器检定规程[S].北京：中国质检出版社，2007.

[2]JJG 313-2010 测量用电流互感器检定规程[S].北京：中国质检出版社，2010.

[3]JJG 314-2010 测量用电压互感器检定规程[S].北京：中国质检出版社，2010.

[4]赵修民.在互感器检定中负载误差所造成的检定误差[J].互感器通讯，1993（4）：1-5，22.

[5]张杰梁.电流互感器磁饱和裕度及其试验装置的探讨[J].电测与仪表，2014（15）.

作者简介：张杰梁（1981-），男，工程师，硕士，国家一级注册计量师，主要从事电磁计量测试技术的研究。endprint