一種gis式電流互感器測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種GIS式電流互感器測(cè)試方法，屬電力計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前電流互感器的測(cè)試方法有傳統(tǒng)升流比對(duì)法、負(fù)荷外推法和低壓外推法。這三 種方法為電流互感器的檢定提供了技術(shù)手段，但在電流互感器的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢測(cè)過程中，這 三種方法都存在不足和有待解決的問題，這些問題具體如下：
[0003] 傳統(tǒng)升流比對(duì)法：測(cè)試引線長、所需電源容量大、設(shè)備多、操作煩鎖，升流器、調(diào)壓 器對(duì)測(cè)試過程有干擾。
[0004] 在對(duì)互感器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，采用大電流源同時(shí)注入被檢測(cè)互感器和標(biāo)準(zhǔn)互感器，并 且被檢測(cè)互感器和標(biāo)準(zhǔn)互感器二次側(cè)都連接標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷，然后將標(biāo)準(zhǔn)互感器輸出與被檢測(cè)互 感器的輸出進(jìn)行對(duì)比，從而獲得被檢測(cè)互感器的比差與角差。這種方法可以精確的獲得被 檢測(cè)互感器的誤差數(shù)據(jù)，但是現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)所需的設(shè)備非常多，包括大電流源，標(biāo)準(zhǔn)電流互感 器，負(fù)載箱和互感器校驗(yàn)儀等，并且當(dāng)被檢測(cè)互感器額定一次電流非常高時(shí)，所需要的儀電 流源容量將會(huì)非常高，此時(shí)所使用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備會(huì)非常重，使現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)非常不方便。
[0005] GIS是組合式開關(guān)設(shè)備，一次回路的設(shè)備全部封裝在裝有SF6氣體的套管內(nèi)，在對(duì) GIS內(nèi)部的電流互感器進(jìn)行誤差檢測(cè)時(shí)如果采用傳統(tǒng)的大電流法，一次電流只能從GIS的 引入和引出端子進(jìn)行接線，所需大電流線非常長，電流流過的一次回路距離非常遠(yuǎn)，注入的 電流流過所有一次回路的設(shè)備，因此所需的電流源容量可能會(huì)非常大，以至于達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)試 驗(yàn)無法接受的地步。
[0006] 采用傳統(tǒng)升流比對(duì)法需0. 05級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)的電流互感器一臺(tái)、互感器校驗(yàn)儀一 臺(tái)、電流互感器負(fù)荷箱一臺(tái)、升流器一臺(tái)、調(diào)壓器一臺(tái)。額定電流在2500A以下時(shí)，調(diào)壓器容 量需10kVA。若需測(cè)更大的電流時(shí)，調(diào)壓器容量需30-60kVA。升流器的容量需與調(diào)壓器相 匹配。
[0007] 目前對(duì)于GIS式CT的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)一般采用兩種方式。一是在GIS式CT封裝入罐體 之前對(duì)其進(jìn)行檢驗(yàn)，但此方式一般難于實(shí)現(xiàn)；二是在GIS式CT封裝在罐體內(nèi)部后用傳統(tǒng)升 流測(cè)試法進(jìn)行檢驗(yàn)，此方式一般從GIS設(shè)備的地刀處入手，因檢驗(yàn)試驗(yàn)回路長、阻抗大，因 此存在難以升至規(guī)程要求的測(cè)試電流的問題。
[0008] 負(fù)荷外推法：推算參數(shù)不全、測(cè)試引線長、所需設(shè)備多、操作煩鎖，升流器、調(diào)壓器 對(duì)測(cè)試過程有干擾。
[0009] 負(fù)荷外推法的原理：電流互感器在不同工作點(diǎn)的誤差變化是由互感器的二次勵(lì)磁 導(dǎo)納在各工作點(diǎn)不一致引起的，而二次勵(lì)磁電壓是由二次負(fù)載電流及二次總負(fù)載Z的乘積 確定的。因此通過在低電流點(diǎn)下進(jìn)行誤差測(cè)試，隨后通過增加二次負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)大電流點(diǎn)下 的勵(lì)磁導(dǎo)納測(cè)試。最后根據(jù)互感器誤差理論，實(shí)現(xiàn)大電流點(diǎn)的誤差測(cè)試工作。
[0010] 與傳統(tǒng)升流比對(duì)法相比，雖可節(jié)儉大電流檢測(cè)所需的電源容量，但所需測(cè)試設(shè)備 仍數(shù)量多、笨重、接線及操作較為繁瑣，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中也存在一定的不便。并且該方法沒有 考慮匝數(shù)比測(cè)量和二次線圈內(nèi)阻測(cè)量結(jié)果，測(cè)量參數(shù)不夠全面。在檢測(cè)原理上該方法與電 流比對(duì)法一樣，都需要升流器、調(diào)壓器等設(shè)備進(jìn)行升流。電流互感器和電壓互感器檢定規(guī)程 JJG313-2010和JJG314-2010第5. I. 1. 2條規(guī)定用于檢定的設(shè)備如升流器、調(diào)壓器等在工作 中產(chǎn)生的電磁干擾引入的測(cè)量誤差不大于被檢電流（電壓）互感器誤差限值的1/10。由于 日常升流器、調(diào)壓器對(duì)檢測(cè)的誤差都未進(jìn)行分析，并且每個(gè)檢測(cè)場(chǎng)所的工作環(huán)境也不一致， 因此升流器、調(diào)壓器可能會(huì)帶來影響。
[0011] 低壓外推法：極易受到外界和內(nèi)部干擾源的干擾。飽和電壓較低時(shí)，無法測(cè)量。
[0012] 低壓外推法原理：根據(jù)互易原理，將電流互感器等效成等變比、誤差的電壓互感 器，通過在二次施加測(cè)試信號(hào)實(shí)現(xiàn)電流互感器誤差測(cè)試。但該方法易受內(nèi)外界干擾。
[0013] 由于在變電站現(xiàn)場(chǎng)存在較強(qiáng)工頻電磁場(chǎng)干擾：一是儀器內(nèi)部強(qiáng)電回路散發(fā)的交變 或脈沖磁場(chǎng)；二是外界環(huán)境帶來的電磁干擾；三是檢測(cè)過程中存在電容性漏電和電壓性漏 電。測(cè)量線路中導(dǎo)線、元件、繞組、屏蔽相互之間以及它們與大地之間都存在寄生電容，會(huì)產(chǎn) 生電容性漏電。測(cè)試線路與屏蔽、儀器外殼之間也會(huì)存在電阻性漏電，都會(huì)影響到測(cè)試結(jié) 果。
[0014] 傳統(tǒng)的低壓外推法沒有應(yīng)用匝數(shù)比等參數(shù)參加運(yùn)算，沒有精確測(cè)量CT的匝數(shù)比， 都將CT的匝數(shù)比誤差假設(shè)為0,可能造成測(cè)試結(jié)果的誤判；傳統(tǒng)方法未測(cè)量CT二次線圈的 內(nèi)阻，忽略了內(nèi)阻作為負(fù)荷一部分的影響；在CT二次側(cè)加電壓，當(dāng)二次線圈飽和電壓較低 時(shí)，就無法獲得測(cè)量結(jié)果，導(dǎo)致測(cè)試錯(cuò)誤。常導(dǎo)致儀器無法正常工作；傳統(tǒng)方法為考慮CT勵(lì) 磁損耗數(shù)據(jù)受所加測(cè)試電壓的分辨率，電壓畸變率和調(diào)壓速率影響等因素。
[0015] 總之，電流互感器的傳統(tǒng)測(cè)試方法存在以下不足：1)易受工頻電磁場(chǎng)干擾；2)不 能進(jìn)行CT磁滯回線測(cè)量；3)不能測(cè)量CT、PT的交、直流電阻；4)低壓外推法CT最高測(cè)試 電壓〈400V ;5)CT伏安特性精度低，不能測(cè)試拐點(diǎn)；6)測(cè)試的變比范圍〈1 :2000。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的是，為了解決目前的電流互感器現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)中的各種難題，本發(fā)明利 用變頻技術(shù)、小信號(hào)測(cè)試技術(shù)和阻抗匹配技術(shù)，提出一種GIS式電流互感器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法 和裝置。
[0017] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本明通過下述方法來實(shí)現(xiàn)GIS式電流互感器測(cè)試。
[0018] 1、本發(fā)明將低壓外推法和變頻測(cè)試技術(shù)相結(jié)合，采用變頻技術(shù)準(zhǔn)確測(cè)量電流互感 器的匝數(shù)比誤差
[0019] 具體方案如下：
[0020] ①檢測(cè)出互感器在200% -1000 %額定電壓（電流）下的誤差和導(dǎo)納；
[0021] ②測(cè)出互感器在1 %~120%額定電壓（電流）下的導(dǎo)納；
[0022] ③通過推算得出電流互感器的誤差。
[0023] 低壓外推法只需攜帶本發(fā)明互感器現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀，不需另配升流器、調(diào)壓器和負(fù)載 箱等設(shè)備。解決了互感器現(xiàn)場(chǎng)傳統(tǒng)方法測(cè)試所需容量大、設(shè)備多、操作煩鎖以及升流器、調(diào) 壓器存在干擾問題。
[0024] 采用變頻技術(shù)準(zhǔn)確測(cè)量電流互感器的匝數(shù)比誤差。
[0025] 本發(fā)明使用模擬功放產(chǎn)生的高頻正弦電壓作為測(cè)試信號(hào)，并將其中的工頻分量濾 除，這樣可以避開現(xiàn)場(chǎng)工頻感應(yīng)電壓對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。由于使用的電壓頻率比工頻要高 很多，因此同樣的測(cè)試電壓下對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁損耗也大大降低，勵(lì)磁損耗對(duì)匝數(shù)比測(cè)量的影響 也大大降低。再者測(cè)試信號(hào)來源于模擬功放產(chǎn)生的正弦電壓，因此測(cè)試電壓的波形畸變率 非常低。這樣匝數(shù)比的實(shí)際測(cè)量精度可以非常高，通常低于0.02%，這使得比差測(cè)量結(jié)果的 精度得到了有效保證。為了防止測(cè)試電流互感器匝數(shù)比時(shí)電壓上升至電流互感器的飽和區(qū) 域，
[0026] 2、本發(fā)明采用0. 5Hz的低頻電壓法測(cè)磁滯回線。
[0027] 由于電流互感器的鐵芯勵(lì)磁性能與電流互感器的鐵芯大小和材料密切相關(guān)，而且 其差別非常大，因此在工頻下使電流互感器進(jìn)入飽和狀態(tài)所需的電壓和電流大小差別非常 大，對(duì)于鐵芯尺寸非常大且匝數(shù)非常多的電流互感器，其飽和電壓可能會(huì)達(dá)到IOkV以上， 飽和電流達(dá)到2A。如果使用傳統(tǒng)裝置采用工頻加壓法測(cè)量勵(lì)磁特性，則測(cè)量電流互感器的 鐵芯所需的設(shè)備非常大且笨重，而且一旦互感器達(dá)到飽和瞬間輸出功率會(huì)加倍，試驗(yàn)過程 非常危險(xiǎn)且難于實(shí)現(xiàn)。
[0028] 本發(fā)明先使用工頻電壓對(duì)電流互感器進(jìn)行升壓再緩慢降壓，使電流互感器鐵芯退 磁，然后采用0. 5Hz的低頻電壓法在電流互感器二次線圈二端升壓，在試驗(yàn)過程中對(duì)電流 互感器二次側(cè)的電壓和電流進(jìn)行取樣，每個(gè)0. 5Hz周波取4096個(gè)數(shù)值點(diǎn)，同時(shí)不斷地對(duì)采 集的電壓和時(shí)間進(jìn)行積分以獲得電流互感器鐵芯磁通量的變化數(shù)值，因?yàn)樵囼?yàn)前已經(jīng)對(duì)電 流互感器進(jìn)行了退磁因此電流互感器鐵芯磁通量可以認(rèn)為是0,電壓和時(shí)間積分的結(jié)果就 是電流互感器鐵芯磁通量的實(shí)時(shí)變化數(shù)值。在電流互感器達(dá)到磁飽和以后通過繪制其中一 個(gè)周波鐵芯磁通量對(duì)二次線圈電流的曲線圖可以得到電流互感器的磁滯回線，在磁滯回線 上可以直接讀取電流互感器的剩磁通量和剩磁系數(shù)。
[0029] 3、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法測(cè)量電流互感器CT、電壓互感器PT直流電阻
[0030] 1)直流電阻測(cè)量：本發(fā)明采用校驗(yàn)儀輸出0. 5A的恒定直流電流至電流互感器的 二次線圈，準(zhǔn)確測(cè)量電流互感器二線圈的直流電阻值，實(shí)測(cè)的線圈的直流電阻值被當(dāng)作電 流互感器二次負(fù)荷的一部分，在進(jìn)行電流互感器二次損耗時(shí)考慮直流電阻的影響可以使測(cè) 量結(jié)果更準(zhǔn)確。
[0031] 2)二次負(fù)荷測(cè)量：本發(fā)明采用校驗(yàn)儀輸出工頻的電壓信號(hào)至電流互感器二次回 路，并監(jiān)視回路中的電流值，當(dāng)電流達(dá)到0. 5A時(shí)停止升壓，并根據(jù)此時(shí)電壓電流的數(shù)值，以 及他們之間的向量關(guān)系計(jì)算二次回路阻抗模值與功率因素。
[0032] 4、本發(fā)明將互感器最高測(cè)試電壓從400V提高到45kV、將CT伏安特性測(cè)試精度從 0.1 V (0. 1A)提高到0.0 OlV (0. 001A)，增加拐點(diǎn)測(cè)試功能，將變比測(cè)試范圍從I :2000提高到 1 ：35000〇
[0033] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將低壓外推法和變頻測(cè)試技術(shù)相結(jié)合，解決傳統(tǒng) 升流比對(duì)法、負(fù)荷外推法所需容量大、設(shè)備多、測(cè)試線長、操作煩鎖，升流器、調(diào)壓器對(duì)測(cè)試 有干擾的問題；本發(fā)明解決了傳統(tǒng)低壓外推法極易受到外界和內(nèi)部干擾源的干擾，沒有 在進(jìn)行，CT、PT交、直流電阻測(cè)量，推算結(jié)果不精確，以及當(dāng)飽和電壓較低時(shí)，無法進(jìn)行測(cè) 量的問題；本發(fā)明增加了 CT磁滯回線測(cè)量和CT、PT交、直流電阻測(cè)量功能；本發(fā)明將互 感器最高測(cè)試電壓從40