电压互感器试验设备技术改进与分析

魏军华

（中煤第九十二工程有限公司，河北 邯郸 056106）

1 电压互感器试验设备技术现状分析

目前在施工现场，互感器试验大多都是采用分立试验方法，即使用常规的分立仪器仪表对电压互感器进行试验，试验接线烦琐，准确度低，需要多人协调工作，对互感器拆接线烦琐复杂，很难保证检查接线的正确性，极易出现差错，费工费时，劳动强度大，安全性低。

因此须要对电压互感器的交接试验设备技术提出新的要求，能够对电压互感器试验操作更加便捷、试验数据更加精确、并且很大程度地提高试验过程的安全性和试验结果的准确性。电压互感器试验设备技术创新思路为：技术层面采用电压互感器停电不拆线试验（在线测试）；设备层面采用一种综合试验装置，这种装置可实现对成组的电压互感器能够三相同时高效精准地进行多项测试试验。

2 电压互感器试验设备关键技术研究及改进方案

2.1 测试信号源精度与电源隔离变换技术

测试的结果准确与否，关键要求装置要有高度精确的稳压电源及信号输出源，才能保证试验及测试的精度；为了减少现场对不同试验项目测试时拆接线的次数及更换测试仪器的次数，还要保证试验人员、被试设备及试验装置的安全，要求装置要具有隔离、直流逆变、交流变频的综合输出功能。电源便于现场选取, 采用交直流（ 单相 AC 220 V 或DC 24 V）双输入，输出功率不小于1000 W，满足一般测试使用。

测试装置交流电源输入变换单元使用一块宽输入 AC 165～265 V，输出 DC 24 V/50 A 电源模块，它是一块专用开关稳压电源模块；隔离单元采用高精度直流变换的升压输出模块，该电源模块输入电压为DC 24 V，恒压恒流输出为DC 48 V/20 A 稳压电源模块；逆变变频电源输出单元选用新型专用控制芯片为HT3117，驱动芯片为IR2110 的大功率IGBT单元三相逆变输出源模块，该模块可输出纯正弦波并且采用输入输出隔离的方案，逆变输入电压DC 48 V， 输出可调电压3相 AC 0～220 V/5 A，可调频率0～160 Hz； 升压部分采用带抽头升压变压器200/250/2500 V，变压器原边是三角型联接，副边是星型联接，在变压器输出端设高频滤波器，用于高次谐波的抑制。装置原理如图1 所示。

图1 装置原理图

该装置采用具有三级隔离的高精度开关稳压电源变换、直流逆变交流变频电源技术和变压器升压方案，为实现在线测试及试验人员人身及设备安全提供了保证，为精确测量提供有力支撑。

2.2 模拟电压电流测量数字显示与控制技术

测试装置测量和显示单元选用大型触摸嵌入式仪表综合显示屏，代替分立仪表，具有数据显示集中，内嵌CPU 多通道数据采样转换、显示存储和输出控制电路，画面切换可显示各组测试数据、程控输出各电量数据及控制界面。通过测试控制程序，可依据测试子菜单功能需求自动输出多组固定或程控可调幅值及频率的电压，可以按高刷新率正确在显示相关电路的电压电流模拟量，或通过相关计算将计算数值（如比值、相位等）进行显示和存储，可记忆存储查看和打印200 组历史测试数据。装置具有6 路交流电压测量显示，其中3 路为交流输出电压的测量显示，3 路为交流输入电压的测量显示，并计算记录对应电压比值；3 路交流电流测量显示，并记录60 组不同时刻电流与前述电压对应的值；1路直流电压测量显示，1 路直流电流测量显示，1 路频率调整值显示，1 路可调交流电压调整值显示，同步计时时间显示，测量阻抗及直流电阻显示。交流电压显示0～2500 V，交流电流显示0～10 A，直流电压显示 0～30 V，时间测量 0～1000 s，阻抗及电阻显示0～20 kΩ，以上数值显示3 位小数，频率显示0～150 Hz，精度2 位小数。测试装置的模数转换电路选用2 块UT-5508 专用A/D 模拟量测量模块， 每块模块有8 路16 位高精度模数转换通道，显示屏设有RS485 通信接口，可在PC 端使用通信软件进行监视、记录和查看试验数据。

该装置编程算法合理完善，控制灵活，经专门计量检测机构校验及校准，试验测试数据精度高（可达0.5 级），结果判断正确性高，测试导线采用专用插接式连接，接线可靠，安全方便快捷，操作调节简单人性化。

3 电压互感器试验技术方案的改进

3.1 试验技术方案的描述

该互感器综合试验装置的研制及试验技术是在对试验规程的深刻理解上，对传统试验方法的一项技术改进和电子测试技术的综合应用，采用停电在线测试技术，可对成组电磁型电压互感器进行二次绕组空载电流试验、励磁特性试验、绕组直流电阻试验、极性和变比试验，并且一次性完成三相的试验测试。可对绕组连同套管对外壳的感应耐压试验试验，还配合电压继电保护试验，提供三相电压及开口电压信号，用于电压小母线模拟带电检查试验， 比较灵活地进行电压二次回路接线检查试验。

3.2 试验技术的保证措施

根据本试验方法的特殊性，应有专人编制和制定安全专项措施，试验负责人严格审定安全专项措施和方案实施保证措施，并且明确各项保证措施的实施责任人，相关试验人员应了解试验内容与步骤。试验现场要求电气技术人员与试验人员相沟通，从相关二次原理设计图纸研究开始，深入现场了解柜体结构与熟悉安装接线情况，必须保证系统已停电，确定被试物与非相关的试验相隔离，抽出式配电柜TV小车应保证在试验位置，固定式开关柜应保证上隔离开关在断开位置，确定各项试验的导线接线位置，无关人员已撤离现场，已布置安全隔离警示，试验人员应严格遵守电工操作规程。

4 电压互感器试验技术改进方案具体应用

以常规电压互感器柜的典型接线为例，介绍使用电压互感器综合试验装置及在线测试技术进行互感器各项交接试验的技术要点。

4.1 电压二次回路检查试验、电压互感器变比、直流电阻试验技术

进行变比和绕组直流电阻测量时，测试导线连接互感器一次侧A、B、C、N 和二次侧端子排引出线 a、b、c、l、N600 两组导线，如图2所示。

图2 试验接线图

将测试装置对应端接在电压互感器的一二次侧即可，先按检查功能，装置先初步自动判断互感器内部及测试导线接线正确性，是否可以进行下一步测量，正确后按测量功能进行互感器变比和一二次侧绕组直流电阻值测量，装置内部自动转换输出电压类型并自行计算并显示相应试验数据，也可以在测试装置的最大输出值范围内随意选择手动加载电压值，但尽量取整，这样可通过直接读取二次电压的测量值即为变比值，完成变压比的测量。通过变比的测量值和一二次电压相位测量值以及测得的开口电压值，判断整组电压互感器接线的正确性。注意：进行以上试验要严格区分装置与互感器一二次侧接线的标识，避免人员与设备安全受到威胁。

4.2 空载电流、励磁特性试验技术

二次绕组空载电流试验、励磁特性曲线测制，试验装置电压输出仅须连接互感器二次侧端子排引出线a、b、c、N600一组线，装置分自动5 段从0 V至互感器的1.2 倍额定电压值加载电压，记录期间对应时刻电流值，即完成本组空载电流的试验，可手动记录多点电压和对应时刻的电流值。手动整理绘图即可得出该组电压互感器的伏安励磁特性曲线，装置内部也可依据程序自动记录伏安特性试验数值，并绘出伏安特性曲线图像。注意：进行此项试验电压互感器一次侧N 端必须接地，一次侧线端不得连接任何测试导线。

4.3 感应耐压试验、小母线模拟带电试验技术

接线同4.2试验，试验时一般将电压输出的频率调整到100～150 Hz，幅值调整到规定数值即可，感应耐压须在电压互感器一次侧用高压显示器测量监视，时间按规范计算执行。设置完成后启动试验， 装置自动分三次分相完成电压互感器的感应耐压试验。当把互感器输出开关闭合时，将电压调整为100 V/50 Hz，将系统的电压小母线模拟带电，可检查电压并列回路及各柜内电压回路的接线正确性情况，根据检查测量结果分析线路及设备接线的正确性。注意：进行此项试验电压互感器一次高压N端必须接地，一次线端连接测试导线必须拆下。

5 结束语

因测试仪装置电源是与电网电源相隔离的，本试验方法的特点主要是电压互感器停电在线测试试验，可对电压互感器在不拆线的情况下进行试验，接线简单，而对设备及人员安全不会造成伤害，装置的控制及显示程序功能相当完备灵活，多项试验项目可以一次性多项自动试验完成，且不用大量的改变接线，节约时间，劳动强度低，试验设备操作简单便捷，试验过程安全性高。