闫培渊 王韬 王峰峰 董拥

摘 要：500kV电力互感器现场误差校验试验时，仪器设备数量多、体积大，试验条件复杂；每次检定均需搭建试验平台，耗时费力，检定效率低。本文提出了一种新型的电力互感器误差现场校验系统，其将校验装置设计为一个整体，试验时可全自动展开为一套现场试验系统，无需二次搭建，提高了现场检定效率。该试验系统已成功研制并运用于变电站电力互感器现场检定中，效果良好。

关键词：电力互感器 现场校验 专用系统 全自动

1、引言

电力互感器作为《计量法》规定的强制性检定电能计量器具[1]，其自身的准确性直接关系到各个发电厂和电网、电网和各级供电公司、各级供电公司和电能大用户间的电能结算的准确性。随着电力系统的迅速发展，500kV变电站不断扩建，现场检定任务也越来越多。传统的校验方法中仪器设备繁而重，设备到达现场后，还需进行试验平台的搭建，投入大量人力、物力，检定效率却低下。因此，如何高效地完成高电压等级的电力互感器现场检定工作，已成为科研和生产部门努力解决的难题。

本文提出了一种新型的500kV电力互感器误差现场校验系统，其是在多年研究的低电压等级的误差校验平台及自动化程度不高的校验平台的基础上研究开发的。本系统将校验装置、升压系统及标准集成为一个整体，通过车辆改装设计及电动液压系统，将校验系统和车辆很好地融为一体，自动化程度高。现场试验时，只需通过本系统配置的电动液压系统将试验平台自动展开，不需要人力搭建。现场试验表明，该试验系统不仅检定结果准确度高，检定效果也得到了大大地提高。

2、现有校验方法

2.1 传统现场校验方法

传统现场电力互感器现场检定时，通常采用的是比较测差方法，即在进行互感器检定时，将被检互感器二次接负荷（用负荷箱代替），与同变比的标准互感器进行比较，由升流（升压）器给二者提供一次电流（电压），而二者的二次差流（差压）信号输入校验仪，由校验仪测出被检互感器相对于标准互感器的误差。

目前500kV电压互感器基本上都为电容式电压互感器，对电容式电压互感器现场检定时，通常采用调感工频串联谐振升压方式[2]，该种方式能够以较小的电源容量对较大电容和较高试验电压的试品进行试验。当使用串联谐振试验装置进行升压时，考虑到谐振具有的优势，假定其Q值为10，则电源容量可以降低到10kVA 左右，这样的电源容量在现场是可能实现的。

目前采用上述传统标准互感器比对方法进行现场校验时，校验仪、电源、升压设备、及电压标准等现场校验设备多采用货车直接运输到现场，有条件的采用仓储式的互感器现场检定车或自动化程度不高的检定车。此类方式均存在许多弊端，劳动强度大、工作效率低、质量不高，现场检定没有固定的试验平台，也没有设备固定的合适地方，每次检定都要装拆试验设备，造成了人力资源极大的浪费。

2.2 低校高式校验方法及试验线路[3]

高压电压互感器“低校高”方法误差计算的原理可根据图2.2的电压互感器T型等效电路阐明。

图2.2 电压互感器T型等效电路

结合图2-2，在电压Ua下，电压互感器的空载误差为 ：

（2-2）

为一次回路电阻和漏电抗值，可以看作常数。 ，为一次回路导纳，是一个非线性元件，与外加电压有关。

然后在电压Ub下，测量得到电压互感器的空载误差为 。通过两次测量结果得到 ，于是可求得：

（2-3）

如果再测量Uc电压下互感器的一次回路导纳值 ，有关系式

（2-4）

选择Ub为参考电压点，结合（2-3）式得到：

（2-5）

这样，测量出被试电压互感器一次回路在电压Ua、Ub和Uc下的导纳 、 和 ，用电压互感器检定线路测量出被试电压互感器在电压Ua和Ub下的误差 和 ，用（2-5）式就能计算出它在电压Uc下的误差。

“低校高”检定方法为一种基于PC机的模拟仪器型校验方法，该方法利用标准可调电容和电阻，并通过软件进行处理。它不完全依赖标准电压互感器，因而大大减少了试验设备的体积和重量，有效地解决了现场搭建平台带来的难题。然而“低校高”方式校验时对含有非线性补偿的互感器误差较大，不能作为量值传递的依据，检定结果亦不能出具检定报告。

综上所述，上述几种方式均不能很好地解决电力互感器现场误差校验。

3、新型校验系统校验方法

3.1 新型校验系统试验原理

新的校验系统采用的校验方法是根据JJG1021-2007《电力互感器》检定规程[4]提出的比较测差方法，根据规程要求， 500kV电压互感器的现场检定时，需进行80%、100%及110%额定电压下的上限负荷和下限负荷的比差和角差校验。

500kV电容式电压互感器的电容量一般为0.005μF（工频50Hz时容抗： _/（_ ）D_Dd______ __D_Dd_ =1.10 _ __D_

500kVCVT電容量为0.005μF时：

试验电流：I= =2π=498.6mA

试验容量：S= I=158.4kVA

500kVCVT电容量为0.01μF时：

试验电流：I= =2π=997mA

试验容量：S= I=317kVA

由上可知，为保证该校验系统可完成不同电容值的CVT的现场检定试验，电源容量需要考虑到320kVA左右。采用调感工频串联谐振升压装置升压方式优点是试验所需容量相对较小，缺点是采用传统的调感谐振装置时，试验装备的现场安装等需要花费大量的时间，升压不稳定，线性度不好，操作不当容易产生放电，经常出现击穿设备的情况发生，同时存在人员安全隐患。尤其是将本套工频升压系统集成在车辆平台上时，存在绝缘安全距离不够，搭建好的升压平台亦会造成车辆试验系统重心不稳，可能造成车辆的安全事故等。

本校验系统的升压装置针对上述电抗器不宜集成到车载平台上，根据车辆结构设计了一种车载式的升压装置。该装置采用升压器升压方式，升压装置将变压器和电压标准互感器集成为一体，变压器容量为320kVA，变比为400/320kV，完全满足500kV电压互感器现场校验需要。

针对现场试验电源容量难以满足320kVA要求，本校验系统采用补偿方式降低电源容量的措施[5]，采用低端补偿原理。以500kV电容式电压互感器电容为0.01μF，加上母线等其他因素实际电容值可能达到0.012μF以上，根据公式

，

式中U为500/ kV的1.10倍，f=50Hz，C=0.012μF，则

无功功率P= ≈317kVA

该无功补偿装置主要对调压器输入0～400V进行电源补偿。补偿电抗器具有5个抽头，分别补偿0.001μF、0.002μF、0.003μF、0.004μF、0.005μF的电容值，通过单独使用或串联使用多个抽头可满足不同电容值的无功补偿。图3.1为新型校验系统的试验原理图。

图3.1 带并联可调电抗的试验变压器试验原理图

3.2新型校验系统整体设计

本文研究设计的校验系统主要是通过结构和电气方面的研究，设计出一套新型的专用互感器现场校验装置，并将其固定搭建在车辆平台上，通过电动液压系统及辅助系统保证其便捷性及安全性，其组成框图如图3.2所示。

图3.2 校验系统组成

本系统的校验装置根据车辆平台进行了专门设计，且充分考虑了车辆平台整体的重量分布及重心位置，从而保证车辆平台在行驶过程中的安全性。校验装置主要设计为车载式校验仪、负荷箱、调压控制部分及车载升压装置，其中校验仪、负荷箱、调压控制部分位于车辆平台中的操作舱内，试验人员试验时可在操作舱内进行试验操作，车载升压装置位于车辆平台的高压设备舱内。针对导线连接时易导致人为误差的问题，本系统的连接线在内部已连接好，一次性调试完成后不需要再进行仪器之间的连接接线，试验时只需把预留试验线接头对应连接到试品上就可以进行试验，减少了错误接线及人为误差的概率，提高了数据的真实性和可靠性。

为了保证现场试验的便捷性，本系统设计了一套电动液压系统，包括电动液压滑轨和电动液压平衡系统。到达试验现场后，试验人员无需采用起吊、搬运装置进行试验平台的搭建，只需通过控制电动液压部分操作部分即可自动展开平台。为了保证车辆行驶过程中的安全性，本系统设计中车载升压装置展开前，位于车辆中心位置。试验时，只需一名试验人员即可通过电动液压滑轨将试验平台搭建起来，滑轨行程大于高压试验安全距离，保证了现场试验的安全性，电动液压滑轨部分均有互锁装置，避免误操作带来对液压系统的损耗。试验平台搭建完成后，车辆重心位置偏离了原有最适重心位置，该系统新增了电动液压平衡系统，从而保证了现场试验平台的穩定性。图3.3和3.4为试验系统展开前和搭建后的设计图。

图3.3 试验平台展开前设计图

图3.4试验平台展开后设计图

4、结论

本文研究设计的500kV电力互感器误差现场校验系统目前已研制成功，并成功运用于500kV互感器的现场检定中。相比于以往现场检定中需要整个班组全体出员，且需租用起吊及搬运设备，一天仅仅能检定1-2组互感器设备，该试验系统大大减少了人力、物力的投入。现场检定试验时，只需3个人即可完成500kV现场检定任务，且检定2组现场互感器仅需要半天时间[7]。本套试验系统不仅试验效率高，准确度高，且试验安全系数高，具有极大的实际意义。

参考文献

[1] 国家电力公司发输电运营部. DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》[Z].

[2] 王乐仁.电力互感器检定及应用[M]. 北京：中国计量出版社，2010

[3] 毛安澜，王晓琪，等. 电压互感器现场校验新方法的研究[J].电测与仪表，2011，06，27-31.

[4] 国家质量技术监督局.JJG 1021-2007 电力互感器检定规程[S]. 北京：中国计量出版社，2007

[5] 杨剑，闫培渊.220kV电压互感器现场计量检定平台的研究 [J].自动化仪器与仪表，2014，02，25-27.

[6] 国家电网公司生产运营部.电能计量装置现场检验作业指导书[Z].