一种电流互感器误差现场检定装置

黄 青

(山西省机电设计研究院有限公司，山西 太原 030009)

0 引言

电流互感器是发电厂、变电所等输电、供电系统中不可缺少的一种电器；在实验室，标准电流互感器与标准电流表、标准功率表、标准电度表配合使用，可以检定低标准、低准确度的电流表、功率表和电度表[1]。全自动电流互感器误差测试台等设备检定被检电流互感器误差大部分采用电流比较测差法，也就是检定被检电流互感器误差时，被检电流互感器二次负荷由电流负荷箱提供，升流器给被检电流互感器、标准电流互感器提供一次电流，将二者的二次差流输入校验仪，而后由校验仪测出被检电流互感器相对于标准电流互感器的误差[2]。采用这种电流互感器误差检定方法，需要现场有大电流电源设备、一次电流导线、相同电流比的标准电流互感器和电流负荷箱。当一次电流高于1 000 A时，需要的电源设备容量高达数十千伏安，体积庞大，且大电流导线线径太粗，接线有困难，在现场检定电流互感器误差时极不方便。

在互感器二次压降测导纳即测误差的基础上[3]，进一步发展并提出“低压外推法测电流互感器误差”，该检定装置由微机式校验仪和相应的软硬件组成，无需大电流电源设备、无需相同电流比的标准电流互感器和电流负荷箱就可以现场检定电流互感器误差，从而使现场电流互感器误差的检定变得方便快捷，也不需要其他辅助设备，简化了检定流程和诸多辅助工作。此装置体积小、重量轻，扩大了电流比，具有人机交互、数据保存、历史查询等许多扩展功能，同时拥有彩色触摸大屏，而且增添了许多新功能，特别适用于现场电流互感器误差的检定，操作更加方便，还减少了许多安全隐患，满足了客户的实际需求。

1 装置原理

电流互感器电流比Ki与电压互感器电压比Ku相等，如式(1)所示：

Ku=U1nU2n=N2N1=I1nI2n=Ki.

(1)

其中：U1n为一次绕组额定电压；U2n为二次绕组额定电压；N1为一次绕组匝数；N2为二次绕组匝数；I1n为一次绕组额定电流；I2n为二次绕组额定电流。

基于工作现场的电流互感器与相应的电压互感器的误差相同，将被检电流互感器当作电压互感器进行误差检定和上级朔源，按照电压互感器在相当于200%～1 000%额定电流(电压)下测被检电流互感器的误差和导纳等参数，再通过在低压下测其导纳，外推出在低压即1%或5%～120%额定电流(电压)和额定负荷及下限负荷或实际负荷下的误差。

由于给被检电流互感器输入的是二次励磁电流(电流互感器二次的误差电流)，因此尽管被检电流互感器一次电流高达5 000 A～25 000 A，在现场检定时也只需要10 VA容量的电源设备就可以了。这样就可以用低容量的电源设备检定工作现场大电流的电流互感器，为现场检定工作带来许多方便。

2 规格和用途

电流互感器误差现场检定装置中标准电压互感器的准确级为0.05级(相当于0.05S级标准电流互感器)，校验仪的准确级为2级，检定现场电流互感器的综合误差小于被检互感器误差限值的1/3，满足检定电流互感器的要求；此装置在检测过程中，可自动检测被检互感器的电流比，自动检查被检互感器二次绕组是否有短路匝和一次或二次是否开路或短路、变比是否正确以及二次是否接触不良等状况，以便进行正确的测试。同时测试并显示被检互感器的有关参数：如匝数补偿值、二次绕组内阻抗，且根据测试结果，推算出补偿匝数、铁芯材料、截面、最大磁导率下的磁场强度和仪表保安系数(FS)等参考值，以初步考核仪表保安系数是否合格。也可用来检定其他特殊电流比(包括(5～20)/5 A和(5～20)/1 A)的电流互感器,只要外附一只0.02级相应变比的小电流互感器组成级联检定线路就可以实现；还可用来测定5P级和10P级电流比为(25～25 000)/5 A和(25～5 000)/1 A的保护用电流互感器在额定负荷和额定电流下的误差，同时根据所测参数推算出其准确限值系数(ALP)的参考值，以初步考核其是否合格。被检电流互感器的电流比即装置内附标准电流比如表1所示。

表1 装置内附标准互感器的电流比

3 测量被检电流互感器误差

该电流互感器误差现场检定装置由标准电压互感器、升压器、电子电源和微机式互感器校验仪、定制软件操作系统等组成。

3.1 接线方法

电流互感器误差现场检定线路接线原理图如图1和图2所示。

图1 电流互感器误差现场检定线路(共同接地) 图2 电流互感器误差现场检定线路(分别接地)

3.2 参数设置

接通电源，进入液晶屏测试主界面，参数值显示为上次测试时设置的参数，若与本次测试的参数值相同，无需改变，直接按“测量”键即可；如需改变，输入新参数值。以设置“一次电流”为例介绍参数设置方法：

在参数设置栏，触摸界面一次电流下方数字，黑色数字会伴声“嘀”变为红色，触摸操作栏中▲或▼切换参数值大小，选好设置值，按确认键，一次电流值设置结束。同理依次可设置二次电流、额定负荷、下限负荷和功率因数。全部参数设置完成后，进入误差测试。

3.3 测量过程

按操作栏中“测量”键，校验仪开始工作，液晶屏下方实时显示当前任务。

3.3.1 测量直流电阻

此时，屏幕下方会显示“正在测电阻 电阻R=?”。

3.3.2 检查线路

升电流在1%～3%额定电流下检查线路，装置显示比值差f(%)、相位差δ(′)和额定电流百分数a(%额定电流)，如比值差读数小于3%，线路正确。

如果接线不正确，有以下几种可能：

(1) 如果被检电流互感器极性反，则蜂鸣器报警，在液晶屏下方工作状态指示栏显示“极性反”，装置自动退回零位，停止工作。此时应按下面板上的复位键，检查线路按图1或图2重新连接线路，再次重复升流线检。

(2) 如发现存在二次开路，则蜂鸣器报警，在液晶屏下方工作状态指示栏显示“二次开路”，装置自动退回零位，停止工作。此时应按下面板上的复位键，检查线路按图1或图2重新连接线路，再次重复升流线检。

(3) 如变比设置错误，则蜂鸣器报警，在液晶屏下方工作状态指示栏中显示正确的变比值(或其相近值)。如参数设置时输入的一次电流值为600 A，实际一次电流值为500 A，则在状态栏显示“一次电流应为500”，装置自动退回零位，等待下一步操作指令。此时应按下复位键，重新输入正确的一次电流值，再开始测试。

3.3.3 退磁

采用开路退磁。升电流，装置在比值差、相位差和额定电流百分数处依次显示导纳的实部和虚部的值G(mS)和B(mS)。当G达到最小值时，退磁结束，进入测比值差补偿值程序。

3.3.4 测变比误差

百分表从0开始升至120%，比差值显示为实际变比误差值；百分表从120%降至0时显示为比差值补偿值。

3.3.5 测电流误差

升电流，在额定负荷下，测1%、5%、20%、100%、120%额定电流的误差，测试完毕后，自动降到零位。然后升电流，测下限负荷下的5%、20%、100%、120%的电流误差。

3.4 注意事项

(1) 检定工作开始前，被检互感器高压绕组一定要经过放电处理后才允许按图1或图2进行接线，相邻高压线间距应有足够的距离，以确保人身和设备安全。

(2) 被检互感器和装置的接地端钮必须全部可靠接地。

(3) 装置应保持常温，不得高温烘烤、受冻或阳光直射，以免影响液晶屏正常显示。

(4) 装置与计算机之间的通讯线禁止带电插拔。

(5) 装置用三芯电源线接地，保险丝为1 A。

4 结语

介绍了一种新型电流互感器误差检定装置，该装置确实简化了工作现场大电流导线的联接，可以减少大容量电流标准的使用，减轻测试人员的劳动强度，提高检定工作效率，消除诸多安全隐患，将繁琐复杂的现场测试工作变得简便快捷准确，填补了行业空白，得到了专家、学者、同行和客户的广泛好评。