低压外推法电流互感器检定装置的溯源

【摘要】本文以HLE1型电流互感器检测装置为例，介绍了新型电流互感器检测装置的溯源和验证方法。该方法对依据这种原理生产出的电流互感器检定装置有极大的参考价值。

【关键词】电流互感器;检定装置：低压外推法;溯源

1.概述

电力计量系统中在对室外及变电站的高压电流互感器测试时，基本上采用是传统的比较测差法。即在检定电流互感器时，用升流器提供一次电流，被检定电流互感器二次端接有负荷箱，升流器、标准电流互感器及被试互感器通过大电流导线及二次测试线相连接与相同变比的标准电流互感器进行比较，由二次差流输入校验仪进行误差测试。各仪器都是相对独立的，溯源相对方便。缺点是体积大、重量大，携带不太方便，室外测试困难重重。而新型的低压外推法的电流检定装置无需另再带标准电流互感器、升流器，电流负荷箱及大电流导线，既可对现场电流互感器进行测试;接线及测试方法很方便。但是存在设备的如何溯源问题，计量检定部门也希望能够象传统的仪器一样定期到上级计量检测机构送检。要求计量检测机构对该装置有一套可行、可信的溯源方法。本文以HLE1型互感器检测装置为例，探讨新型电流互感器检定装置的溯源方法。

2.装置的原理和基本结构

低压外推法测误差的互感器检定装置是将电流互感器按相同误差的电压互感器进行测试，并在高压即外推点电压下，用测差法测200%～1000%额定电流外推空载误差和导纳，然后通过测导纳，再测算出相应低压下与该高压下的误差差值，再加上负载误差，就可外推算出并直接显示电流互感器在低压即1%～120%（5%～120%）额定电流和额定负荷及下限负荷或实际负荷下的误差，从而方便的完成对互感器的误差测试工作。

低压外推法的电流互感器检定装置主要由两部分组成：一是电源和标准互感器部分，包括20VA电子电源、10VA升压器和0.05级标准电压互感器。二是微机式校验仪、虚拟电流负荷箱。即可完成1级至0.2S级电流比为25～25000/5A和25～5000/1A电流互感器的误差测试。该装置的不确定度主要由标准电压互感器的误差、校验仪的误差及测导纳的测试误差。

3.互感器检定装置的溯源

传统的比较测差法中，互感器误差测试台的溯源是对组成测试台的标准电流互感器，校验仪、电流负载箱，分别进行检测的。同样，低压外推法的电流互感器检测装置的溯源，也应该对其组成的标准电压互感器或电流比以及微机式专用电流互感器校验仪分别进行检测，就可以达到溯源的目的。其中电流负载是虚拟的，是准确的，由它算出的负荷误差的误差就是校验仪测试误差，已通过校验仪溯源。因此，只要装置的数学模型正确，那么与传统互感器测试台一样，检测被检互感器的不确定度也不超过其误差限值的1/3。

最后采用传统方法和装置分别对相同的式品进行整体比对，只是验证二者溯源的一致性。有种看法认为既然装置是0.05S级的，那么只要装置对一台比它高两级的标准互感器进行检测，误差小于其准确级的误差极限即可。但是这是达不到溯源的目的，因为这时作为被检的标准如果是双级的或其他特殊补偿的，其本身的误差已经改变了，而且校验仪无论测误差还是测导纳的数值都小于正常使用值，即使这时校验仪的误差大到5%以上也难发现。

现在就HLE1-A型电流互感器现场检测装置使用的溯源方法，以及我们按其所述方法进行实际测试溯源的方法。

3.1 装置内附校验仪的检测

装置内附电流互感器校验仪为带有电源的专用小电流互感器校验仪，因此在检测内附互感器校验仪时，所用的标准必须是无源的，即原来的输出工作电流改为输入工作电流。

3.1.1 用BHE型互感器校验仪检定标准

按图1线路检定测误差回路。BHE的电源必须切除，即其250V和±端钮开路。图中5/0.5V隔离电压互感器为0.2级（可用BYL1型标准中所附的小互感器端钮100、a/10、0），装置与BHE标准读数相同。如图1 在“误差回路”下，升电压至50%～150%Un（测误差的工作范围），分别检定±1%、±0.5%、±0.1%、和±50’、±10’、±5’ 的误差。零位误差应不大于0.001%和0.02’（如直接将装置的L1L2短路，就可更准确地检定零位误差）。误差应满足2级校验仪的要求。

图1 BHE检定内附校验仪测误差回路

3.1.2 用ZJ型互感器整体检定装置

按图2线路检定测误差回路。ZJ的电源必须切除，最好也切除其调压器，或将调压器旋置于250V最大位置（如调压器处于零位将导致移相器短路），图中5/0.5V隔离电压互感器为0.2级（可用BLY1型标准中所附的小互感器端钮100、a/10、0），装置与ZJ标准读数相同。如将隔离互感器（包括接地）切除，则ZJ的读数应乘以10（如导致零位误差增大，则应扣除）。移相器KG开关置于150V，KB开关置于1.0。ZJ置于标准读数，调节移相器同相盘和正交盘，当指零仪指零时，二者读数之差，就是HLE1-A的本身误差。

图2 JZ检定内附校验仪测误差回路

3.1.3 装置内附校验仪测导纳回路的检定

在装置显示“导纳回路”下，检定测导纳回路。同样，标准的电源必须切除。在1%～150% Un下，分别检定同相和正交±0.1、±0.5和±1mS导纳。误差和零位误差应满足下表（如装置输入和输出的端钮均在开路状态下，也可更准确地检定零位误差），即满足2级要求。如表1所示：

表1

工作电压U/Un（%） 1～5 >5 >20～140

仪器误差 3% 2% 2%

零位误差（mS） 0.003 0.002 0.001

注：如电流互感器的二次负荷为1Ω，则零位误差0.003mS带来的误差仅为0.0003%。

3.1.4 装置校验仪百分表的检定

ZJ整检装置连接：K1c K2c端钮，I2=5A，Un=20V，1%～140%Un;I2=1A，Un=100V时测出的百分表值均满足要求1.5级。

3.2 内附标准互感器和校验仪测误差回路综合检定

用0.01级与25～25000/5和25～5000/1A变比相对应的250～20/0.05～4V标准电压互感器或双级电压互感器（例如专用的BYL1型0.01级级联双级电压互感器当作被检互感器），按线路图3或图4或图5接线。

图3 内附标准互感器检定线路

图4 双级检定线路

图5 级联双级检定线路

图3线路被检为相应的标准电压互感器或相应的标准电流互感器，与检定现场电流互感器接线相同。图4线路被检为标准双级电压互感器，将辅助绕组与比例绕组并联也成为单级互感器接线。图5被检为BYL1型两双级互感器Po1和Po2级联线路。接线正确后，选择二次电流I2=5A或1A，装置自动显示标准互感器的电流比和误差。在实际工作范围50～150%Un（电流比K>2000为100～150%Un）下，检定结果的负值，就是装置内附标准互感器的误差，满足0.05级的要求（比值差均小于0.04%，相位差均小于2’）。

4.比较法和低压外推法整体对比的实例验证

比较法和低压外推法分别对高压电流互感器，型号为：LZZBJ9-10C1，准确等级：0.2S，变比为：600A/1A，额定负荷：10VA;下限负荷：3.75VA，检定误差数据如表2所示：

表2

量

限 准确

等级 检定

方法 In% 1 5 20 100 120 负荷

600A/1A 0.2S 低压外推法 比值差（%） -0.129 -0.139 -0.112 -0.052 -0.051

10

相位差（'） 5.57 5.03 1.45 -0.10 0.03

比值差（%） -0.050 -0.054 -0.032

3.75

相位差（'） 2.73 1.63 0.15

比较法 比值差（%） -0.130 -0.146 -0.119 -0.064 -0.060

10

相位差（'） 6.64 6.01 3.12 -0.08 0.08

比值差（%） -0.040 -0.046 -0.035 3.75

相位差（'） 3.41 2.52 0.21

对比结果比差值最大变差为0.012%，是测量用电流互感器规程0.2S限值的6%;相位差最大变差为1.67′;为限值的16.7%均不超过误差限值的1/3，满足要求。整体对比也是符合要求，以上测试通过对该互感器检定装置溯源和比对验证，数据合格。经过大量的用比较法和低压外推法测试对数据进行比对分析。HLE1型互感器检定装置的溯源方法是可靠可行的。

5.结束语

低压外推法电流互感器现场检定装置溯源和传统测试溯源基本相同，只是它有专用溯源方法，能够对其所附的标准互感器和校验仪分别进行溯源检测，这与传统互感器校验测试台中的标准器和校验仪分别进行溯源检测是相同的。用传统的BHE型互感器校验仪检定标准检测即可对HLE1型现场检定装置内附校验仪及内附标准进行溯源检定。

参考文献

[1]赵修民.能在二次电流下测误差的大电流互感器[J].电测与仪表，1988（12）.

[2]赵修民，赵屹涛.低压外推法测定电流互感器误差及外推点的选择与论证[J].电测与仪表，2005（1）：54-57.

[3]赵修民，赵屹涛.升流升压器与负载箱[M].中国水利水电出版社，2005.

[4]赵修民，赵屹涛.低压外推法测定电流互感器误差[J].电测与仪表，2004（12）：28-30.

作者简介：酒小朋（1978―），男，山西太原人，大学本科，工程师，现供职于山西省机电设计研究院。