电力互感器规程宣贯0712 - 图文(5)

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表12 影响因素单独作用下电压互感器的变差 一次导体 影响因素 环境温度1） 外电场3） 工作接线 频率3） ，4）2）磁场 基本误差 基本误差 基本误差 基本误差 基本误差 变差 限值 限值 限值 限值 限值 限值 的1/4 的1/10 4) 的1/4 的差1/10 的1/6 注1）：适用于电容式电压互感器。 注2）：适用于组合互感器。 注3）：适用于电容式电压互感器。 注4）：如果一次导体磁场引起的变差超过表5规定，则互感器的基本误差限值应为表3的值减去测得变差绝对值。

检定规程规定了运行变差后，就需要对运行变差进行试验，以确定其大小是否符合要求。这样就会给检定实验室和检定人员带来额外负担。为了在控制运行变差的同时能减轻检定工作量，提高工作效率，规程根据运行变差的特点提出可以根据制造厂或研究试验机构提供的设计书和试验报告数据，获得试品运行变差值。可以这样处理是因为互感器的设计和工艺完全可以决定互感器的电气性能。制造厂批量生产的互感器，具有接近一致的电气性能，因此也具有相近的运行变差，规程允许检定部门有条件地采纳制造厂委托有资质的试验研究机构提供的试验数据，可以避免重复试验造成人力物力的浪费。事实上电网上使用的互感器都需要经过型式试验，在电力互感器检定规程颁布施行后，电网建设部门可以要求生产厂增加运行变差的试验内容，由有资质的试验研究机构进行试验并作为产品性能参数提供。这样在检定时就不需要由检定人员对这些项目重复试验，只需要在检定证书的相关项目上加以合格说明。除此之外，规程把运行变差试验作为首次检定内容，在周期检定时可以直接引用首次检定对运行变差的结论。这样处理，可以在不增加检定人员工作量的同时保证互感器在使用中的准确度。

四、电力互感器二次负荷的规定

不管是电流互感器还是电压互感器，或者电容式电压互感器，误差都与实际二次负荷有关。制造厂在设计互感器时，为了达到节省材料的目的，都会把额定负荷下的比值误差调校到负值，把1/4额定负荷下的比值误差调校到正值。在选择互感器参数时，要使其额定二次负荷大于实际的二次负荷，额定负荷的1/4又能小于实际二次负荷。二十年前，互感器的二次回路负荷是电工式仪表，每台仪表的负荷不小于5VA，总负荷达到数十VA。因此互感器的额定二次容量一般设计达到30VA～100VA。过去十年中，大量的电子仪表和数字仪表代替了电工式仪表，这些仪表的负荷都很小，多数不到1VA，这样就产生了互感器实际二次负荷小于传统的下限负荷的现象。目前电力互感器的制造标准GB1207－2007《电磁式电压互感器》，GB1208－2007《电流互感器》，GB/T4703－2001《电容式电压互感器》仍然把下限负荷取为1/4额定负荷，这样就会发生运行中互感器超差的情况。理论上互感器额定负荷下的比值差与1/4额定负荷下的比值差相比较要偏正15个化整单位，也就是说1/4额定负荷的变化对比值差影响为5个化整单位，这样可以估计出互感器在零负荷下的比值误差比1/4额定负荷下的比值误差要偏正5个化整单位，对于0.2级的互感器，如果运行在小负荷下，实际的比值误差可能达到+0.3%。对于测量和计量绕组来说，这一影响无关紧要，但对于电能计量来说，一条500kV的线路输送的电量，每年结算的电费可能在10亿元水平，由于负荷减轻可能比原来多计0.2%的电量，结算相差就有200万元。也是一笔不小的数目。考虑到这种情况，需要增加对下限负荷的补充规定。在国家标准没有修订之前，需要用户与制造厂协调，把下限负

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荷的补充规定加到验收标准中去。检定规程对此的要求是：“除非用户有要求，二次额定电流5A的电流互感器，下限负荷按3.75VA选取，二次额定电流1A的电流互感器，下限负荷按1VA选取。电压互感器的下限负荷按 2.5VA选取，电压互感器有多个二次绕组时，下限负荷分配给被检二次绕组，其它二次绕组空载。”实际上由于额定二次负荷可以减小一半，制造厂不需要对互感器的结构重新设计，只需要改变误差补偿和调试方法，生产成本并不增加，因此检定规程的这一规定是合理并且是可行的。

五、电流互感器磁饱和裕度的规定和测量

测量用电流互感器有仪表保安系数要求，当一次电流达到规定的仪表保安电流（额定一次电流与仪表保安系数乘积）时，电流互感器的误差应大于10%。使用冷轧硅钢片铁芯的电流互感器，仪表保安系数大致为10，使用铁镍合金铁芯的电流互感器，仪表保安系数大致为3。新型软磁材料，例如超微晶材料，磁导率比过去的材料要高出好几倍，达到相同的准确度可以使用更高的磁密。这样一来，仪表保安系数也降低了，电流互感器铁芯的饱和点与额定电流120%点接近。而电流互感器在误差检验和使用时，一次返回导体的磁场可能使铁芯磁通密度有1/6的的不对称度，如果不对称的两部分铁芯均未饱和，对电流互感器的误差不会产生显著影响。但如果有一侧铁芯饱和，电流互感器的误差将发生显著变化，使互感器的误差不合格。因此设计时必须保证铁芯的磁饱和裕度不小于1.5倍。

电流互感器的磁饱和裕度需要在150%额定电流下测量，通常使用的标准电流互感器可以过载到150%，但负荷箱一般不能过载到150%，因此需要用四台置额定二次负荷值的负荷箱串联使用，校验仪一般也不能过载到150%，但如果二次电流是1A，则校验仪可以置5A量程测量。如果二次电流是5A，则需要用一台10A/5A的参考互感器和被检电流互感器级联，并使用相应电流比的标准电流互感器量程。这种方法使用往往不方便，规程推荐了一种负荷误差外推法。考虑到大电图16 考虑二次绕组分布电容Yc的电流互感器等效电路 流互感器二次绕组分布电容影响，电流互感器的实

际等效电路如图16所示。通过等效电路分析得到，

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。不失一般性，取额定电流20%为参考点作为例子。

设电流互感器施加额定电流的20%，处于无误差补偿，二次等效电容未接入状态，二次

?,b??负荷置Zb，根据图16等效电路得到的匝比误差为?20Z2?Zb。下面公式中??w表示电

Zm20,b流互感器的比值差补偿量，它是一个常数，用不带撇的ε表示实际互感器的误差，带撇的ε表示无二次分布电容与误差补偿的互感器的误差，下标的数字表示对应的电流百分数，数字后面的b表示下限负荷，B表示额定负荷，括号内的数字表示测量时的参考电流百分数。

置二次负荷为下限Zb时，一次电流施加至额定值的20%，测量得到的误差可表示为： ?20,b???w?Z2?Zb?,b?YCZb （1） ?YCZb???w??20Zm20,b置二次负荷为4Zb+3Z2，一次电流施加至额定值的5%，测量得到的误差可表示为：

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?20,b(5)???w?从以上二式得到：

4Zb?4Z2?,b?YC(4Zb?3Z2) （2） ?YC(4Zb?3Z2)???w?4?20Zm20,b ??w?YCZ2?4?20,b??20,b(5)3 （3）

对应额定负荷100%点，置二次负荷为5ZB+4Z2，一次电流施加至额定值的20%，测量得到的误差可表示为：

?100,B(20)???w?5ZB?5Z2?,B?YC(5ZB?4Z2) （4） ?YC(5ZB?4Z2)???w?5?100Zm100,B4?20,B??20,B(5)3???,B?YCZB。根据式（3）和（4）因为?100,B???w??100，并记?0，可得到：

4155对应额定负荷120%点，置二次负荷为6ZB+5Z2，一次电流施加至额定值的20%，测量得到的误差可表示为：

???100,B(20) (5) ?100,B??0?120,B(20)???w?6ZB?6Z2?,B?YC(6ZB?5Z2) （6） ?YC(6ZB?5Z2)???w?6?120Zm120,B4?20,B??20,B(5)3因为?120,B???,B?YCZB。根据式（3）和（5），并记?0???w??120，可得到：

5166电流互感器在下限负荷的误差可用接入5Zb+4Z2和6Zb+5Z2负荷后测量得到：

41???100,b(20) （8） ?100,b??05551???120,b(20) (9) ?120,b??066 数学模型参数的误差按以下方法估算，用ZB代替Zb， 把（3）式变换为

???120,B(20) (7) ?120,B??0??w?YCZ2?4?20,B??20,B(5)3，比较该式所测得结果与式（.3）所测得结果。两种方法所得结

果的偏差应不大于被检互感器允许误差的1/7。

测量时使用的电流标准器在5%和20%点的实际误差应不大于被检互感器在100%点基本误差限值的1/10，电流负荷的实际误差应不大于3%。

外推法测量需要测量二次绕组阻抗。电流互感器额定一次电流小于3000A时，二次分布电容影响可以忽略，可以用下述方法求得Z2：在额定电流20%点，测量0VA负荷时的误差

f??j??，然后二次串联接入可调电抗箱和量限不小于二次绕组电阻R的可调电阻，在额定

电流10%点，调电阻值和电抗值，使测得的相位差等于2??，而且实际电阻为R，电抗值为

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X（可用负荷箱校验仪测量）。则Z2?R?jX。电流互感器二次绕组分布电容不能忽略时，可采用下述增量法测量Z2。

在额定电流20%点及10%点，分别测空载误差?20,0和?10,0，根据等效电路有：

?20,0??10,0?Z2(1Zm10,0?1Zm20,0)

在被测电流互感器的二次接入可调电抗箱和可调电阻箱，从电阻值为R，电抗值为零开始，置二次负荷阻抗Z，并分别在额定电流10%点及5%点测量误差?20,Z和?10,Z。在逐步增加电抗值的同时，从电阻箱置数中减去电抗中的电阻分量。根据等效电路有：

?10,Z??5,Z?(Z2?Z)(1Zm5,Z?1Zm10,Z)

直到 ?10,Z??5,Z与2(?20,0??10,0)的偏差小于被测互感器额定电流下允许误差的1/10，这时近似有Zm10,0?Zm5,Z，Zm20,0?Zm10,Z，Z2+Z=2Z2，于是Z=Z2。

为了便于理解，兹举例说明如下：

表13是一台500kV套管电流互感器的仿真测量数据。电流比2500A/1A,额定负荷30VA，cosφ=0.8。准确度0.2级.。标准器为一台200A～3000A/1A， 0.02级电流互感器。Z2的直流电阻为12Ω,电抗为2Ω。测量程序见表13。表中S为电流负荷箱置数，功率因数为0.8；R为电阻箱置数，功率因数为1。

表13 电流互感器外推测量数据 Ip/In 二次 负荷 S(Ω) R(Ω) f (%) δ( ‘) ZB/4 7.5 0 0.028 3.54 5% ZB 30 0 -0.121 6.62 ZB +3Z2 40 28 -0.408 9.20 ZB/4 7.5 0 0.040 1.87 ZB 30 0 -0.044 2.77 20% 5ZB +4Z2 163.2 37.4 -0.586 8.58 6ZB +5Z2 196.5 46.8 -0.695 9.79 5ZB/4 +4Z2 50.7 37.4 -0.254 5.33 6ZB/4 +5Z2 91.8 46.8 -0.332 6.02 用式（3）可计算出补偿量：f0?0.189%, ?0?－0.57’。 再按式（5）至（9）计算额定电流100%和120%点的误差。最后结果如表14所示。

以上的测量步骤可以集成在一台仪器内，自动测量电流互感器二次绕组电阻，测量1%、5%、20%点的误差，并在20%电流下自动置与大电流百分数对应的二次负荷并测量出误差，然后计算出各电流百分点误差。使用这种原理的一种仪器见图17。这种仪器最大输出电流为1000A，对于额定一次电流3000A的电流互感器， 20%额定电流为600A，仍有相当大的裕度。

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表14 电流互感器误差外推法结果 Ip/In S(VA) f (%) δ( ‘) -0.121 6.62 -0.044 2.77 5% 20% 30 0.034 1.87 0.042 1.15 0.028 3.54 0.040 1.87 100% 120% 5% 20% 7.5 0.101 0.61 0.085 0.53 100% 120%

图17 HEL－X8型测量仪

六、电力互感器的稳定性要求及检验

稳定性是互感器重要的计量性能，作为计量器具，必须能够保证在两次周期检定中误差基本不变，否则必须缩短检定周期。考核互感器在两次检定周期中间的误差稳定性可以通过比较两次检定的结果判断。检定机构进行检定时，计量标准装置可能带来被检互感器基本误差1/3的检定误差，如果在两次周期检定中互感器送不同的计量机构检定，而且互感器误差的变化为基本误差的1/2，则两次测量之差的不确定度可以按方和根法进行综合，取

2111??()2?()2?()2? 。也就是说可以选基本误差的2/3考核稳定性。

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七、电流电压负荷箱的误差规定

长期以来，电流、电压负荷箱作为检定设备的一部份，依附着电流、电压互感器检定规程。原有检定规程要求负荷箱的准确度在所有电流、电压百分数下均达到3%。要制造这样的负荷箱也不是很困难的事，只要采用线性度好的电抗器，误差就可以达到要求。但是对负荷箱提这样的要求是没有必要的。因为互感器的基本误差与工作电流电压相关，在低于额定电流、电压下的基本误差要大于额定电流、电压下的基本误差。既然误差放宽，对负荷箱的误差要求也可以放宽。放宽的好处是降低了制造成本。延长了使用时间。同时能保证检定质量。电流负荷箱的误差限值在新修订的JJG313中拟改为“电流负荷箱在额定频率50（60）

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