一種gis式電流互感器測試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種GIS式電流互感器測試方法，屬電力計量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前電流互感器的測試方法有傳統(tǒng)升流比對法、負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)場實際檢測過程中，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)升流比對法：測試引線長、所需電源容量大、設(shè)備多、操作煩鎖，升流器、調(diào)壓 器對測試過程有干擾。
[0004] 在對互感器進行檢測時，采用大電流源同時注入被檢測互感器和標準互感器，并 且被檢測互感器和標準互感器二次側(cè)都連接標準負荷，然后將標準互感器輸出與被檢測互 感器的輸出進行對比，從而獲得被檢測互感器的比差與角差。這種方法可以精確的獲得被 檢測互感器的誤差數(shù)據(jù)，但是現(xiàn)場試驗時所需的設(shè)備非常多，包括大電流源，標準電流互感 器，負載箱和互感器校驗儀等，并且當(dāng)被檢測互感器額定一次電流非常高時，所需要的儀電 流源容量將會非常高，此時所使用的標準設(shè)備會非常重，使現(xiàn)場的檢測非常不方便。
[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 GIS內(nèi)部的電流互感器進行誤差檢測時如果采用傳統(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，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非常大，以至于達到現(xiàn)場試 驗無法接受的地步。
[0006] 采用傳統(tǒng)升流比對法需0. 05級及以上標準的電流互感器一臺、互感器校驗儀一 臺、電流互感器負荷箱一臺、升流器一臺、調(diào)壓器一臺。額定電流在2500A以下時，調(diào)壓器容 量需10kVA。若需測更大的電流時，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] 目前對于GIS式CT的現(xiàn)場檢驗一般采用兩種方式。一是在GIS式CT封裝入罐體 之前對其進行檢驗，但此方式一般難于實現(xiàn)；二是在GIS式CT封裝在罐體內(nèi)部后用傳統(tǒng)升 流測試法進行檢驗，此方式一般從GIS設(shè)備的地刀處入手，因檢驗試驗回路長、阻抗大，因 此存在難以升至規(guī)程要求的測試電流的問題。
[0008] 負荷外推法：推算參數(shù)不全、測試引線長、所需設(shè)備多、操作煩鎖，升流器、調(diào)壓器 對測試過程有干擾。
[0009] 負荷外推法的原理：電流互感器在不同工作點的誤差變化是由互感器的二次勵磁 導(dǎo)納在各工作點不一致引起的，而二次勵磁電壓是由二次負載電流及二次總負載Z的乘積 確定的。因此通過在低電流點下進行誤差測試，隨后通過增加二次負荷來實現(xiàn)大電流點下 的勵磁導(dǎo)納測試。最后根據(jù)互感器誤差理論，實現(xiàn)大電流點的誤差測試工作。
[0010] 與傳統(tǒng)升流比對法相比，雖可節(jié)儉大電流檢測所需的電源容量，但所需測試設(shè)備 仍數(shù)量多、笨重、接線及操作較為繁瑣，在現(xiàn)場測試中也存在一定的不便。并且該方法沒有 考慮匝數(shù)比測量和二次線圈內(nèi)阻測量結(jié)果，測量參數(shù)不夠全面。在檢測原理上該方法與電 流比對法一樣，都需要升流器、調(diào)壓器等設(shè)備進行升流。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)壓器對檢測的誤差都未進行分析，并且每個檢測場所的工作環(huán)境也不一致， 因此升流器、調(diào)壓器可能會帶來影響。
[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，無法測量。
[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，通過在二次施加測試信號實現(xiàn)電流互感器誤差測試。但該方法易受內(nèi)外界干擾。
[0013] 由于在變電站現(xiàn)場存在較強工頻電磁場干擾：一是儀器內(nèi)部強電回路散發(fā)的交變 或脈沖磁場；二是外界環(huán)境帶來的電磁干擾；三是檢測過程中存在電容性漏電和電壓性漏 電。測量線路中導(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，會產(chǎn) 生電容性漏電。測試線路與屏蔽、儀器外殼之間也會存在電阻性漏電，都會影響到測試結(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)參加運算，沒有精確測量CT的匝數(shù)比， 都將CT的匝數(shù)比誤差假設(shè)為0,可能造成測試結(jié)果的誤判；傳統(tǒng)方法未測量CT二次線圈的 內(nèi)阻，忽略了內(nèi)阻作為負荷一部分的影響；在CT二次側(cè)加電壓，當(dāng)二次線圈飽和電壓較低 時，就無法獲得測量結(jié)果，導(dǎo)致測試錯誤。常導(dǎo)致儀器無法正常工作；傳統(tǒng)方法為考慮CT勵 磁損耗數(shù)據(jù)受所加測試電壓的分辨率，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)測試方法存在以下不足：1)易受工頻電磁場干擾；2)不 能進行CT磁滯回線測量；3)不能測量CT、PT的交、直流電阻；4)低壓外推法CT最高測試 電壓〈400V ;5)CT伏安特性精度低，不能測試拐點；6)測試的變比范圍〈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)場檢驗中的各種難題，本發(fā)明利 用變頻技術(shù)、小信號測試技術(shù)和阻抗匹配技術(shù)，提出一種GIS式電流互感器現(xiàn)場測試方法 和裝置。
[0017] 實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本明通過下述方法來實現(xiàn)GIS式電流互感器測試。
[0018] 1、本發(fā)明將低壓外推法和變頻測試技術(shù)相結(jié)合，采用變頻技術(shù)準確測量電流互感 器的匝數(shù)比誤差
[0019] 具體方案如下：
[0020] ①檢測出互感器在200% -1000 %額定電壓（電流）下的誤差和導(dǎo)納；
[0021] ②測出互感器在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)場校驗儀，不需另配升流器、調(diào)壓器和負載 箱等設(shè)備。解決了互感器現(xiàn)場傳統(tǒng)方法測試所需容量大、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)準確測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試信號，并將其中的工頻分量濾 除，這樣可以避開現(xiàn)場工頻感應(yīng)電壓對測量結(jié)果的影響。由于使用的電壓頻率比工頻要高 很多，因此同樣的測試電壓下對應(yīng)的勵磁損耗也大大降低，勵磁損耗對匝數(shù)比測量的影響 也大大降低。再者測試信號來源于模擬功放產(chǎn)生的正弦電壓，因此測試電壓的波形畸變率 非常低。這樣匝數(shù)比的實際測量精度可以非常高，通常低于0.02%，這使得比差測量結(jié)果的 精度得到了有效保證。為了防止測試電流互感器匝數(shù)比時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的低頻電壓法測磁滯回線。
[0027] 由于電流互感器的鐵芯勵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入飽和狀態(tài)所需的電壓和電流大小差別非常 大，對于鐵芯尺寸非常大且匝數(shù)非常多的電流互感器，其飽和電壓可能會達到IOkV以上， 飽和電流達到2A。如果使用傳統(tǒng)裝置采用工頻加壓法測量勵磁特性，則測量電流互感器的 鐵芯所需的設(shè)備非常大且笨重，而且一旦互感器達到飽和瞬間輸出功率會加倍，試驗過程 非常危險且難于實現(xiàn)。
[0028] 本發(fā)明先使用工頻電壓對電流互感器進行升壓再緩慢降壓，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，在試驗過程中對電流 互感器二次側(cè)的電壓和電流進行取樣，每個0. 5Hz周波取4096個數(shù)值點，同時不斷地對采 集的電壓和時間進行積分以獲得電流互感器鐵芯磁通量的變化數(shù)值，因為試驗前已經(jīng)對電 流互感器進行了退磁因此電流互感器鐵芯磁通量可以認為是0,電壓和時間積分的結(jié)果就 是電流互感器鐵芯磁通量的實時變化數(shù)值。在電流互感器達到磁飽和以后通過繪制其中一 個周波鐵芯磁通量對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)明實現(xiàn)傳統(tǒng)方法測量電流互感器CT、電壓互感器PT直流電阻
[0030] 1)直流電阻測量：本發(fā)明采用校驗儀輸出0. 5A的恒定直流電流至電流互感器的 二次線圈，準確測量電流互感器二線圈的直流電阻值，實測的線圈的直流電阻值被當(dāng)作電 流互感器二次負荷的一部分，在進行電流互感器二次損耗時考慮直流電阻的影響可以使測 量結(jié)果更準確。
[0031] 2)二次負荷測量：本發(fā)明采用校驗儀輸出工頻的電壓信號至電流互感器二次回 路，并監(jiān)視回路中的電流值，當(dāng)電流達到0. 5A時停止升壓，并根據(jù)此時電壓電流的數(shù)值，以 及他們之間的向量關(guān)系計算二次回路阻抗模值與功率因素。
[0032] 4、本發(fā)明將互感器最高測試電壓從400V提高到45kV、將CT伏安特性測試精度從 0.1 V (0. 1A)提高到0.0 OlV (0. 001A)，增加拐點測試功能，將變比測試范圍從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試技術(shù)相結(jié)合，解決傳統(tǒng) 升流比對法、負荷外推法所需容量大、設(shè)備多、測試線長、操作煩鎖，升流器、調(diào)壓器對測試 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 在進行，CT、PT交、直流電阻測量，推算結(jié)果不精確，以及當(dāng)飽和電壓較低時，無法進行測 量的問題；本發(fā)明增加了 CT磁滯回線測量和CT、PT交、直流電阻測量功能；本發(fā)明將互 感器最高測試電壓從40