『比较测差』法检定电流互感器设备存在问题及分析

山西省机电设计研究院有限公司 酒小朋

针对目前国内电力部门中采用“比较测差”法互感器检定装置在测试电流互感器过程中存在的问题，对这些问题现象进行分析，给出了消除这种情况的有效方法，保证了采用这种互感器检定方式的装置在检定电流互感器中的真实性和稳定性。

电流互感器（又称CT）是电力传输设备中的关键计量设备之一，目前检定电流互感器误差采用“比较测差”法，该方法可溯源。按照国家JJG2007及JJG313-2010规程要求互感器检定合格后；方可装配到计量采集中。所以“比较测差”法互感器检定装置对被测电流互感器是否符合等级及计量电能的准确性都具有决定性的影响。检定设备装置必须准确、稳定。本文针对电流互感器检定装置存在的问题进行分析。

1 “比较测差”法的原理

比较测差法是同变比的标准互感器与被检互感器的二次电流进行比较，二者的电流差通过互感器校验仪进行处理后显示误差。互感器误差为复数；即为同相分量f和正交分量δ（其中，同相分量用“%”表示；正交分量用“ ’”表示）测试原理图如图1所示。

图1 比较测差法原理图

图1中SL是升流器。CTo为标准电流互感器，CTx表示被测电流互感器，Ro代表标准电流互感器的二次线圈电阻值；Z代表被测电流互感器二次负载，△R称为取差电阻。当To和Tx的误差完全相等时，△I=Io-Ix=0；如果To与Tx的值不相等时，取差电阻上将有电流△I流过。

被测试电流互感器的误差可用式(1)表示为：

式中，Kn为额定电流比；I1为实际一次电流；I2为实际二次电流值。

2 比较测差法电流互感器检定装置组成

目前国内室内互感器检定装置基本都是由主控台和互感器接线台（辅助台）两部分组成。主控台由可调压源、互感器校验仪、可调式电流负荷箱组成。互感器接线台由自升流的电流互感器、一次及二次测试线构成。

2.1 可调压控制源

可调压控制源它的功能是给升流器输入端提供0～250V的可调电压，让升流器电流达到被测电流互感器所需的一次电流，目前室内实验室大部分都采用电控调压的装置模式，这样大大减轻了人力。

2.2 多功能互感器校验仪

互感器校验仪主要功能是把采集到的标准互感器和被测电流互感器二次差流值，通过内部软件处理后通过显示屏幕显示出被测互感器的同相分量和正交分量。多功能互感器校验仪还有阻抗、导纳和越限、极性反显示辅助功能。

2.3 智能式电流负载箱

电流负载箱是提供功率因数为1.0和0.8的阻抗值，单位通常为Ω或VA；电流为1A或5A，主要功能是给被测互感器提供实际运行中的所外接负载值。

2.4 自带升流器的标准互感器

自升流的标准电流互感器是升流器和标准互感器为一体的设备。用它来作为标准和被测互感器进行比较，根据测量用互感器检定规程要求作为标准用互感器；其准确度必须要高于被测互感器1～2个精度。通常检定0.2S级及以下（0.2和0.5S、0.5的互感器，用精度为0.05S级互感器就可以了。

2.5 测试导线

一次及二次测试线连接标准电流互感器、被测试电流互感器及电流负载箱、多功能校验仪。把这几个计量设备连接起来形成完整的测试回路。

3 “比较测差”法测试过程中存在的问题及解决措施

“比较测差”法检定电流互感时是用高于被测互感器1～2级准确度的电流互感器作为标准进行测试被检互感器。得出了的误差来判定被测互感器是否符合该精度要求。

3.1 互感器校验仪显示极性反

测试过程中互感器校验仪显示极性反。是标准互感器或被测互感器的一次或二次线接错了（电流互感器的一次及二次都是减极性的，电流互感器的电流是从L1和K1流进；从Lx和Kx流出），一旦接错校验仪极性反的蜂鸣器警示，这时关停电源及升流源。检查接线。正确接线如图2所示。

图2 互感器误差接线方式

图2中CTX表示被测互感器，CT0表示标准互感器，L表示一次电流接线端，K表示二次接线端。

3.2 互感器校验仪报变比错

检定电流互感器时，被测互感器的变比必须和标准电流互感器变比相同。出现校验仪显示变比错误。通常是由于标准电流互感器和被测互感的变比不一致造成的；可能是一次或二次接线错误或者接线不良引起的，这时互感器校验仪显示屏上同相分量会显示几十甚至几百的数据出现。导致校验仪报“越限”，这时应仔细核对被测电流互感器与标准电流互感器的电流比是否按标牌接线，二者的电流比是否相同。如果出现变比错仪器报警可以通过测试被测互感器的二次直阻可以判定互感器的变比（基准为500A/5A的直阻为0.1Ω）。比如被测互感器铭牌脱落或者标错，那么通过测试二次直阻，就可判断它的变比。变比为150A/5A直阻大概为0.03Ω左右，就是500A/5A直阻的左右。电流互感器接线上图2所示即可。

3.3 互感器开路

检定电流互感器时，在有输出电压的情况下，出现校验仪百分表显示为零；或者升的挺慢的情况，一般认定是互感器开路（接触不良也是开路），根据匝数和电压成正比的原理。电流互感器严禁开路。如果出现电流互感器二次开路，则电流互感器二次会产生高电压，低压互感器会产生几百伏；高压电流互感器可达到几千伏。这样会发生事故，在检定电流互感器时出现有电压输入无百分表或者显示挺慢。我们应迅速停止升压，切断电源。认真检查检测线路，确保标准及被测互感器的一次及二次线和互感器充分接触。对于含有保护绕组及测量绕组的多绕组互感器不测的绕组必须短接。

3.4 测试误差数据异常

（1）作为标准用的电流互感器数据超差

标准电流互感器是较精密的计量可溯源器具之一；它本身的误差直接影响着被测互感器误差。用“比较测差”法测试互感器：一次电流需要升到实际的电流值，有的还需要过载1.5倍电流，造成互感器误差超差的原因一次导线太细、接触又不良，这样容易烧毁标准器的补偿电容或电阻。标准互感器的角差超往往是补偿元件的电力电容烧坏；比值差超是补偿电阻丝烧坏。判断标准电流互感器误差异常，可以用自校方法（把互感器的一次作为标准；二次作为被试，自校必须变比是为5A/5A或1A/1A方可进行），来分析其误差是否异常，线路如图3所示，同时做二次回路阻抗测试来分析标准电流互感器二次回路阻抗Z是合适，阻抗值也会导致标准电流互感器超差（通常情况标准互感器的二次阻抗为0.2Ω也就是5VA）方法如图3所示。

图3 标准电流互感器的自校线路

图4 检定回路中被测二次阻抗接线

图5 检定回路中标准二次阻抗接线

（2）被测互感器的误差超差

一般情况是互感器本身性能所造成。和互感器铁心材料、所绕制铜线材质及绝缘层有一定的关系。作为标准用的互感器的误差所达的精度不高于被测电流互感器准确度的准确度，这样测试互感器时；作为标准用的互感器的误差不能被忽略，它的误差由标准互感器的误差和被测误差两部分组成：fx=fo+fz，δx=δo+δz（其中fx为被测互感器实测比差值；fo为标准互感器的比差值；fz为被测互感器比差值，δx为被测互感器实测角差值；δo为标准互感器的角差值；δz为被测互感器角差值）。当被测互感器二次回路阻抗超出规定值，也直接影响被测互感器误差偏负或偏正。同样实测下被测电流互感器二次回路阻抗来验证二次回路阻抗是否合适（具体标值互感器铭牌上都有标注）。测试电流互感器回路阻抗线路图如图4、图5所示。

（3）电流负载箱负载挡位超差

电力检测部门中负载箱准确级常规为3级（也就是±3%）。现在的负载箱内部都是采用继电器来控制挡位也可以称量程。负载箱挡位超差直接影响二次回路阻抗值。负载箱的阻抗值是矢量由电阻部分和电抗部分组成Z=（其中X为电抗值；R为电阻值；Z为阻抗值）由于继电器会出现触点接触不良的情况；会带来负载箱阻值的变化，会影响被测互感器误差的偏正或偏负；这样直接导致被测互感器误差准确性。

（4）校验仪显示误差数据为0

在测试误差过程中互感器校验仪显示同相分量和正交分量为0，或者可能百分表显示也为0。根据图1可知校验仪中差值K线路有问题，或者测差值回路中断开。这时我们应该检查测试线路中差值回路K线是否接通；查看互感器校验仪面板上的D和接地端子是否断开。

结束语：通过以上比较测差法的检定装置在实测电流互感器时存在的问题并进行分析，对这些存在问题提供了解决有效方案。确保用这种方法在测试电流互感器误差数据的真实性、准确性、可靠性。