山西省机电设计研究院 杨志峰

高压三相组合互感器检定装置的研究

山西省机电设计研究院 杨志峰

本文介绍了高压三相组合互感器检定装置，该装置完全符合国家现行行业标准的要求，能够准确反映出组合互感器在工作状态下的特性，并全面揭示组合互感器在实际工作时可能存在的问题。通过与传统单相检验方法的测试结果进行比较，该装置能够消除单相法测试带来的附加误差，从而全面保证电能计量的公平和公正。

高压三相组合互感器 误差 检定

0　引言

在35kV及以下电压等级的电网中，有两类电能计量设备被广泛应用，一类是三相组合互感器，另一类是三相电压互感器。它们多用于大用户和专用变作关口电能计量以及电网的电压监测，其质量性能和误差状况的优劣直接影响到电力部门的安全运行和经济效益。为此，必须按照国家相关标准以及行业的规定来对三相组合互感器和三相电压互感器进行准确检定，以保证其质量性能符合国家标准，特别是作为贸易结算的三相组合互感器，如何准确地对其进行误差检定，就显得更加迫切和重要。

2004年8月1日实施的行业标准［1］，［2］和2014年4月1日实施的行业标准［3］中规定：三相组合互感器和三相电压互感器的误差试验、温升试验及相互干扰试验均应在施加三相电压和三相电流的情况下进行。这就使得一直以来国内的制造厂家、技术监督检测机构和电力部门的计量中心各检测机构所采用的单相法［4］，［5］，既不符合现行的行业标准［1］-［3］要求，也与实际运行的真实情况不符，这对产品的性能考核和计量监督都极其不利。

鉴于此，研发符合行业标准［1］-［3］要求的高压三相组合互感器检定装置，为正确评价三相组合互感器和三相电压互感器创造更先进的技术手段和条件就具有非常重要的社会价值和经济价值。

1　高压三相组合互感器工作原理简介

组合互感器是由电流互感器和电压互感器组合成一体的互感器［6］，计量电业局收费用，可以是一个电压互感器和一个电流互感器的组合，用于测量单相功率；可以是两个电压互感器和两个电流互感器的组合，用于在三相三线制中按两瓦计法测量三相功率；也可以是三个电压互感器和三个电流互感器的组合，用于三相电测量。根据现场接线方式不同，组合互感器可以分为三相二元件和三相三元件型，其中三相三元件型组合互感器又可以分为三相三元件（Y接线）和三相三元件（Y0接线）。

高压三相组合互感器将电流互感器和电压互感器组合在一个狭小空间内，各互感器单元之间存在电磁影响［1］。高压三相组合互感器用于额定频率为50Hz、额定电压为3kV、6kV、10kV、35kV的三相配电网上用于电能计量，安装在供电变压器的高压侧，仪表箱内装三相有功电度表和无功电度表，是用来直接测量高压线路中有功和无功电能的电气设备。

2　传统单相法检定三相组合互感器

对高压三相组合互感器的单相法校验是指：每次对三相组合互感器的某一电压或电流互感器进行检验时，产品试验均在单相电源下用单相标准分别进行检定，其他相均不升压或升流，其原理框图如图1所示。单相法有以下几个弊端：① 该方法不符合现行相关行业标准的要求；②电流互感器在高压状态下工作，而检定却在低压状态下进行；③ 三相组合互感器在三相状态下运行，检定却在单相下进行；④ 组合互感器内既有电流互感器，又有电压互感器，且两者同时工作，因此在狭小空间内，各互感器单元之间存在电磁影响。因此，对三相组合互感器的单相法检测及其结论都是在非实际运行的状态下得到的，忽略了实际运行状态时相互作用产生的影响，单相法检测不可能对三相组合互感器做出真实准确的评价。

图1　单相法检定三相组合互感器原理框图

3　高压三相组合互感器检定装置检定三相组合互感器

本文介绍的高压三相组合互感器检定装置完全满足国家有关标准和行业标准的要求，能模拟三相组合互感器和三相电压互感器实际运行状态，并在此条件下检定其误差。装置采用同时对被试品通入额定三相电流和额定三相电压的检定方法，其原理框图如图2所示。该方法克服了上述单相法带来的附加误差，使检测结果准确、可靠，有利于高压试验工作的的安全。

3.1装置的测量不确定度

对装置测量不确定度的评定采用了两种方法验证：

三相法，用本装置在三相运行状态下对一台选定的试品进行不确定度的各项试验，得到：100%In U95（fp）=0.04%，U95（δp）=1.5。

单相法，用传统单向装置对上述同一台选定的试品进行不确定度的各项试验，得到：100%In U95（fp）=0.03%，U95（δp）=1.5。

用以上两种方法，两套不同的装置对同一试品的不确定度评定结论基本一致，可得出结论：通过以上技术评定和分析，确定了该高压三相组合互感器检定装置鉴定0.2级三相组合互感器时的测量不确定度评定符合JJF1059-1999《测量不确定度评定与表示》技术规范和DL/T668-1999《测量用互感器检验装置》的要求。

图2　三相法检定三相组合互感器原理框图

3.2 对三相两元件互感器的误差测试

3.2.1试验原理

本装置对组合互感器进行三相电压或者相互影响试验时，通过专门设计的三相调压器和三相互感器校验仪，可以将被试互感器的电压回路和三相标准电压互感器接成V形连接，再分别接入A相和C相标准电流互感器和电流源，这样就可以完全模拟现场运行环境，从而更准确地考察组合互感器的性能，接线图如图3和图4所示。

图3　三相二元件电压互感器误差检定线路

图4　三相二元件组合互感器的电流互感器误差检定线路

3.2.2数据分析

分别采用单相法与三相法对同一组合互感器进行误差测试，测试数据如表1所示。

针对试验所用的二元件组合互感器，用单相法测得的TV误差数据与三相法测得的数据比较可得，两种方法测得的比差最大相差0.14%，角差最大相差6分。从试验数据可知，三相二元件的组合互感器在单相法和三相法测得的数据，即三相二元件组合互感器在单相法下得到的误差数据与其在实际运行时的误差特性是不一致的。

3.3对三相三元件互感器的误差测试

3.3.1试验原理

对于三元件的组合互感器，目前常用的多为Y接线型三元件组合互感器，即一次接头只有A、B、C三相的P1、P2抽头，没有N点抽头，接线图如图5和图6所示。本装置利用三相调压器分别给三个升压器提供幅值近似相等，相位相差120。的可调电压，从而能够模拟现场运行情况，使这种三元件的组合互感器各相电压较为平衡，形成一个和地电位相等的虚拟零电位，这样就保证了被试三元件组合互感器与标准的一次电平在相同的电位上，解决了这一类组合互感器无法在相电压进行各相TV的误差测试这一难题。

表1　三相、单相法测试数据对照表

图5　三相三元件电压互感器误差检定线路

图6　三相三元件组合互感器的电流互感器误差检定线路

3.3.2数据分析

分别采用单相法与三相法对同一组合互感器进行误差测试，测试数据如表2所示。

从试验情况来看三元件组合互感器（Y接线）有相当一部分存在TV二次输出谐波分量过大的问题，对于TV二次输出谐波成分合格的产品，其单相法和三相法得到的数据也有较大差异。针对表2所测的三元件组合互感器试品，其单相法和三相法得到的数据之间，比差最大相差0.22%，角差最大相差3，。这说明，用单相法检测不能发现上述问题，且出具的检定结论是不真实的。

通过分析试验数据，可知三元件组合互感器（Y接线）的TA在实际运行时的误差特性与其在单相法下的误差特性不一致，尤其是对于1%In和5%In这两点，差异性更明显。

表2　单相检定与施加120%Un三相电压时检定电流互感器误差之差值

4　结束语

本文介绍了高压三相组合互感器检定装置，该装置及其检测方法符合现行国家相关行业标准的要求，易于实现检验，不需要现行单相法中多次接线等问题节省了大量的人力物力，提高了工作效率。通过与传统单相法测试数据的分析比较，该方法能消除单相法测试带来的附加误差，同时还能正确进行三项电压互感器的误差测试，保证了计量的准确可靠。该装置能够更准确地反映出组合互感器在工作状态下的特性，也能够更全面的揭示出组合互感器在实际工作时可能存在的问题，从而全面的保证电能计量的公平和公正。

［1］ JB/T 10432-2004 三相组合互感器［S］.

［2］ JB/T 10433-2004 三相电压互感器［S］.

［3］ DL/T 1268-2013 三相组合互感器使用技术规范［S］.

［4］ JJG 1021-2007 电力互感器［S］.

［5］ 吴安岚.电能计量基础新技术［M］.北京:中国水利水电出版社，2008.

［6］ GB 17201-2007 组合互感器［S］.