李 青
(山西省机电设计研究院,山西 太原 030009)
HLE2型便携式电流互感器检定装置是一种集传统法和间接法于一体的两用的便携式电流互感器检定装置,它的特点是利用传统方法可以检定15~600/5 A和15~600/1 A准确级为0.2S级以下任意结构的电流互感器;利用间接法可以检定300~2 000/5 A和300~2 000/1 A准确级为0.2S级以下的只有匝数或分数匝补偿的电流互感器。仪器整体要求紧凑便捷,其结构设计要配合元器件合理规划,机箱的选择要坚固实用;结构件不仅要求强度足够,同时要轻便、美观;面板的设计秉承工业设计理念,功能分区合理,便于操作,与机箱配合整体美观大方。为此,本文设计了紧凑、合理的结构部件及美观、实用的机箱面板。
传统方法检定15~600/5 A的电流互感器时,二次电流为5 A,5 A的二次负荷是由内附的功率因数为0.8、1 VA~30 VA的仿真负荷或功率因数为1、1 VA~20 VA的仿真负荷提供。传统方法检定15~600/1 A电流互感器采用被检互感器级联1/5 A双级电流互感器的方法,双级电流互感器本身的一次和二次内阻由仿真负荷提供的负电阻相抵消,因此无论检定二次电流为5 A或1 A的互感器,均在5 A下进行检定。互感器校验仪为5 A的电流互感器校验仪,受外界干扰少,可确保检定结果准确。
而间接法是先在小电流(5%额定电流)下,通过传统法与间接法测得的比值差之差算得比值差补偿值,再通过间接法直接测一次励磁电流,算出额定负荷和下限负荷下1%~120%额定电流的误差。对于二次电流为1 A的电流互感器,检定装置通过内附1/5 A准确度相当于0.02S级的级联互感器,在二次电流5 A下测误差。 检定装置测试的灵敏度和准确度与传统测试二次电流为5 A的电流互感器相同。
HLE2型便携式电流互感器检定装置用间接法在现场检定电流互感器时一次只需100 A电流、10 m长的两根连接导线,导线重约1.5 kg;检定装置本身的容量为500 VA,由于采用了空载电流互感器和仿真负荷等新技术,使装置体积变小,重量不超过30 kg。
根据HLE2型便携式电流互感器检定装置内部元器件的大小及重量,初步选定机箱外形尺寸,即选择6U机箱,高度为480 mm,长度为390 mm。因一次检测接线要穿过主线包即穿过机箱,所以机箱选择铝合金材质,一方面便于在盖板上打孔及配合其他结构的安装,另一方面其强度也适合本装置要求。
HLE2型便携式电流互感器检定装置的元器件比较多,在390 mm×270 mm×480 mm的机箱内要根据仪器的功能合理紧凑地安装和固定各元器件需要仔细作图比较和布置。首先要设计底板,使仪器内的电源板、调压器、恒流源板、小线包组、电扇等能合理安排固定。其次,主要元件空载电流互感器作为一种新型的电流比例标准,它有较高的准确度,在穿心式150/5 A下能够很容易达到0.05S级,而且体积非常小,与穿心式0.5 kVA升流器配合,制成体积小、重量轻的带升流器150~2 000/5 A 的穿心式标准电流互感器。因此结构设计的重点是穿心式标准电流互感器的放置固定及穿心结构的设计。
根据标准电流互感器线包的直径,在仪器底板上做一圆弧型底座放置线包,线包两头靠挡铁夹紧,在挡铁上线包穿心位置开孔,与穿心结构主件相配合,使结构能很好地实现功能要求。穿心式标准电流互感器的固定结构如图1所示。
仪器箱内固定了标准线包后还要考虑测试时一次接线从标准中心穿过时不能损伤标准,同时一次线又能方便顺畅地穿过。首先根据标准线包内径及一次线的最大尺寸选择合适的PVC管,将所选PVC管穿过线包中心,同时管子两头要有相应的堵头将PVC管固定,堵头材料也为PVC,堵头在线包挡铁上固定,中部开孔与PVC管内径相同,如图2所示。
图1 穿心式标准电流互感器的固定结构
图2 线包堵头
HLE2型便携式电流互感器检定装置机箱侧板的穿心结构是衔接线包堵头和机箱侧板的结构,它的设计要求是一方面要与线包堵头紧密配合,内径一致,方便一次穿心接线穿过;另一方面要与机箱侧板紧固,表面要美观实用。根据设计要求,侧板穿心结构选择Q235材料,表面镀铬处理,入口为喇叭口,方便导线穿入,如图3所示。
图3 侧板穿心结构
穿心组件由侧板上的穿心结构、线包堵头、线包挡铁、线包穿心PVC管等构成,如图4所示。此部件实
现了HLE2型便携式电流互感器检定装置的一次接线穿心功能,使穿心结构合理化,既保护了标准又符合了功能要求,外表面也美观大方。
图4 穿心组件
HLE2型便携式电流互感器检定装置机箱的面板设计不仅要满足设备功能要求,还要布局合理,功能区划分清晰,使用户在使用时一目了然。面板上液晶屏选用新型彩色屏,分辨率高,显示清晰;各元件的选用也兼顾了美观和实用,面板的配色也与所选机箱搭配,为黑灰色,使仪器整体看起来高端大气。HLE2型便携式电流互感器检定装置面板如图5所示。
图5 HLE2型便携式电流互感器检定装置面板
HLE2型便携式电流互感器检定装置不仅可实现现场电流互感器的检定,接线简单、操作方便、省时省力,而且可以在实验室对600 A以下的电流互感器进行检定。装置体积小重量轻、移动方便,就是一个移动的电流互感器校验台,特别适用于地方电力部门的电流互感器检定,检定工作方便可靠。