电流互感器手册
试验时,以此极限感应电势是额定负荷与二次绕组阻抗的复数和、准确限值系数及额定二次电流这三者的乘积,即图36中的电压U为:
U=nI2n(Z+Z2)=nI2nZ02 (100)
由电流表A读的励磁电流有效值与电压表V读得电压有效值,即可算得复合误差:
εc=(I0/nI2n)*100=(I0/U)*Z02*100(%) (101)
复合误差εc应不超过表8所列复合误差限值。
对于其它电流互感器,也可采用测量励磁电流的间接法试验,但对其试验结果应乘以校正系数。此系数是由几何尺寸、铁心材料和二次绕组完全一样的同型电流互感器的直接法和间接法在准确限值系数和负荷条件相同下所测得的复合误差之比值。
图36 复合误差间接测定线路
五、 二次负荷测定
在测定电流互感器误差时,要求标准电流互感器的实际二次负荷与证书上所标负荷之差,不应超过±10%;要求被试电流互感器的实际二次负荷与规定的额定负荷或下限负荷之差,不应超过±3%。二次负荷不准确,特别是被试电流互感器二次负荷偏离规定值,对被试电流互感器的误差影响很大,甚至可能将合格的电流互感器误测为不合格。因此,在测定电流互感器误差时,最好能经常实测这时标准和被试电流互感器的实际二次负荷,确保二次负荷的偏差不超过允许值和电流互感器误差的数据准确。
1、在HEG2型校验仪上测二次负荷
在HEG2型互感器校验仪上,实测标准或被试电流互感器实际二次负荷的线路如图37所示。
图37 在HEG2型上实测二次负荷
图37A是测标准电流互感器二次负荷线路,即在图29测定电流互感器误差线路中,将标准电流互感器T0的二次短接,且将校验仪的量限开关改置于(Z),正交盘开关改置于%%(对于HE11型改用测阻抗刻度),就可以进行二次负荷的测定。调节同相盘和正交盘使检流计指零时,由同相盘和正交盘读数R和X即
- 51 -
电流互感器手册
可得到标准电流互感器的二次负荷阻抗
Z=R+jX (102) 图37B是测被试电流互感器二次负荷线路,即在图29测定电流互感器误差线路中,将被试电流互感器Tx的二次短接,其它同上,有同相盘和正交盘读数R和X即可得到被试电流互感器的二次负荷阻抗。
Z= -(R+jX) (103)
即校验仪读数易号,才是被试电流互感器的二次负荷阻抗值。
图38 HE5型测阻抗线路
2、在HE5型校验仪上测二次负荷
在HE5型互感器校验仪的使用说明书中,测阻抗线路如图38所示,只能测 定负荷箱的阻抗,而不能测定标准和被试电流互感器的实际二次负荷,这是HE5型互感器校验仪线路设计中的缺陷。
被试电流互感器的二次负荷由负荷箱和连接导线的阻抗(包括接触电阻)组成,不仅要求负荷箱准确,而且还要求连接导线的电阻值也准确。实际上二次负荷超差,除了个别是电流负荷箱超差外,大部分都是连接导线的电阻值超差所造成的。因此在HE5型校验仪上也应该设法实测被试电流互感器的二次负荷。
如果在HE5型校验仪上测定电流互感器误差采用图28B线路,那么按图39线路即可测定被试电流互感器的实际二次负荷。
图39线路及在图28B线路中,将被试电流互感器Tx的二次非极性K2端钮接测阻抗的Y端钮(上端),另一Y端钮(下端)和L端钮(下端)相接,同时将量限开关改置于测阻抗量限。由校验仪同相盘和正交盘读数R和X,即可测得被试电
图39 在HE5型上实
测二次负荷 流互感器的二次负荷,也就是从互感器的二次非极性端至负荷箱末端(图中L下端)的阻抗。
~Z=R+jX(?) (104)
在5%~120%额定电流下,二次负荷阻抗应为常数,但有时由于负荷箱开关
- 52 -
电流互感器手册
接触电阻增大,可能使负荷箱电阻值超差,并使电阻值(实际上是接触电阻值)随着电流的增大而减小。这时应将电流先升到120%额定值,使接触电阻减小,或者将开关修理好,是接触电阻减小后,负荷箱才能使用。
应注意:在HEG2型上实测二次负荷图37中,所测得的二次负荷包括T0
和Tx二次极性负荷图39中,所测得的二次负荷不包括上述极性端连接导线电阻R,因此在测电流互感器误差时,中线只能接在Tx的二次极性端,才能实现二次负荷。
六、升流器的选用
在测电流互感器误差时,需要调压器调节电源,升流器提供电源。调压器和升流器必须配套,例如一般调压器(单相)的输出电压为0~250V,因此升流器的输入电压也应为0~250V,通过调压器来调节升流器的输入电压。同时调压器和升流器的容量必须相当,例如升流器为5kVA,也要选用5kVA的调压器。如果调压器的容量大于升流器,可以使用,但容量太大造成浪费;如果调压器的容量小于升流器,则使调压器过载,严重过载可能烧坏调压器。
升流器的输出电压U、电流I和容量S,满足下式:
S=UI(VA) (105)
是由测量电流互感器误差时所需要的容量选定的。由图28和图29可见,测误差时升流器需要提供的容量有:
(1) 表准和被试电流互感器本身的空载容量和它们所带的二次负荷
一般互感器本身的空载容量为5~50VA,高压和大电流互感器的空载容量更大一些。标准互感器所带的负荷为5VA,被试互感器所带的负荷一般为5~50VA,总共为20~150VA,而且在一次电流小于10A下,基本上与额定一次电流大小无关。
(2) 互感器一次回路连接导线
如果在不同的额定一次电流下连接导线的长度和电流密度都基本相同,那么连接导线的电阻与电流成反比,而连接导线消耗的容量与电流的平方成正比,因此一次回路连接导线所消耗的容量与电流成正比。当电流大于2000A时,连接导线的电抗值可能大于电阻值,且电抗值只与导线的长度及它所包围的空间面积有关,而与导线的电流密度基本无关,因此,这时连接导线的电抗所消耗的无边容量就与电流的平方成正比。
根据以上分析,测电流互感器误差时升流器实际需要的容量S与额定一次电流I1n的关系如下:当I1n〈10A时
S=50~200VA (106)
即小电流时容量为常数,与额定一次电流大小无关。这时升流器的输出电压与电流成反比。这也就是说,当互感器的额定一次电流越小时,升流器的输出电压要选得越高。例如S=100VA,I1n=10A时,升流器的输出电压应选U=10V;I1n=0.1A时,则应选U=1000V。
当I1n=10~2000A时
S=K1I1n+50~200(VA) (107)
式中K1——系数,K1=2~4(v),与连接导线的长度和电流密度,以及回路的接触电阻有关。
当I1n〉200A时,50~200VA这个常数可略去不计,则容量与电流密度成正比,电压为常数,即
- 53 -
电流互感器手册
S=K1I1n(VA) (108) U=K1=2~4(V) (109) 选用U=4V,则升流器容器为S=4*250=1000VA;I1n=1000A,例如I1n=250A,
U=4V,则S=4*1000=4000VA。
当I1n〉2000A时
S=K2I1n2(VA) (110)
式中K2——系数,K2=(0.5~1)*10?(-3)(?),主要与连接导线长度及其所包围的空间面积有关。
大电流时,容量与电流的平方成正比,阻抗为常数,即
Z=K2=0.5~1(m?) (111)
由此可见,测电流互感器误差时升流器所需的容量:当I1n〈10A时,只要50~200VA;当I1n=10~200A时,只要0.2~1KVA;当I1n=200~2000A时,需
2000A至10KA时,需要2~100KVA。当I1n〉要0.5~8KVA,输出电压约为2~4V;
根据升流器所需的容量配以相同容量或容量稍大一些的调压器即可。
国内外生产的升流器有等容量的,即不论电流大小容量相同,也有不等容量的,即电流大时容量大,电流小时容量下降。对于等容量的升流器,有的面板上只标有输入电压和输出电压,铭牌上标有容量,由容量和电压按式(105)即可算出输入电流和输出电流,有的也标出输出电流。不等容量的升流器,铭牌上标有最大容量,面板上标明每档的输入或输出的电压和电流。例如SYL1型500VA升流器,输入电压为250V,输出电压和电流相应为:5V、100A、15V、32A、40V、12A、120V、4A、400V、1.2A、1200V、0.4A。其中输出电压值表示当输入电压为250V时,升流器可能输出的最高电压,而输出电流值表示允许通过的电流(测互感器误差时即为额定一次电流,可长期工作)。
如果要测10/5电流互感器的误差,如上例所述只要100VA,输出电压只需10V,那么可选取上述升流器15V、32A档而不必选40V、12A档,因为电压小一些,调节5%至120%额定电流比较方便。又如测1/5互感器的误差,也要100VA,则应选120V,4A档,而不选400V、1.2A档如果预先不知道需要多少伏安容量,也要尽量先选低电压档,当电流升不上去时,可升高一档电压。不要以为电流只需1A而选用4A档得升流器会烧坏互感器,实际上4A档仅说明这一档额定电流为4A,允许通过4A的电流,并不是说它一定会输出4A电流。决定是否能输出1A电流的关键是电压120V,这时输出电流不要超过1A的120%即可。如果改选40V、12A档,尽管允许电流很大,由于电压低,即使调压器调到最高电压250V,升流器输出电压为40V时,电流也升不到1A或1.2A。因此,选用电流大电压低的档,实际输出电流小,实验设备更安全。既然电压低输出电流小,那么为什么测互感器误差时,额定一次电流小反而要选升流器输出电压高的档,如上述10/5互感器选用15V档,而1/5互感器却选用120V档?
其实这是两个不同的概念。当阻抗一定时,电流与电压成正比,符合欧姆定律,所以电压低输出电流小,互感器当I1n〈10A时,在不同的额定一次电流下,消耗的容量相同,也就是说它的阻抗与一次电流的平方成反比。例如,当I1n=10A时,容量为100VA其阻抗Z=100/102=1?,要求升流器输出电压U=10V;当I1n=1A时,容量相同,其阻抗Z=(10/1)2=100?,要求U=100V。因为小电流的互感器虽然电流减小,但阻抗按电流的平方成反比增大。
SZ3-3型穿心式浇注升流器是不等容量设计的,输入电压250V,最大容量3kVA,输出是穿心的,每匝电压为1V,电流与匝数的乘积为3000安匝。此外
- 54 -
电流互感器手册
还有固定的两个输出档,其输出电压和电流相应为:10V、50A和30V、10A,即容量相应为500VA和300VA。电流减小容量下降。穿心部分的容量可根据需要选择,如测500/5互感器,升流器输出可穿心3匝即容量为1500VA,最多可穿心6匝,则容量达到3kVA。穿心3匝,输出电压为3V,输出电流最大为3000/3=1000A,容量为3kVA,如这时输出电流只需要500A,输出容量就只有1.5kVA。穿心6匝,输出电压为6V,输出电流最大为3000/6=500A,容量为3kVA。
当电流互感器的I1n〉2000A,所需升流器的容量按电流平方增长,如
按式(109)计算,S=(0.5~1)*10?(-3)*100002=(0.5~1)*10?5VA=50~I1n=10kA,
100kVA。采用穿心式升流器,如果标准和被试也是穿心的,那么可以将三者叠在一起穿心,这样穿心导线最短,电抗最小,所需升流器的容量也可明显地减小。如果穿心导线不是用一根而是用10~20根分别穿心,并且均匀布满穿心窗口,那么穿心导线的电抗近似与导线根数成反比地下降。例如LSZ12-12升流器,输入电压250V,输出电压每匝1V,输出电流与匝数乘积12000安匝,容量12kVA,标准和被试互感器均为10000/5穿心式,将三者叠在一起用10根导线均匀穿心,电流升到10kA时,只需8kVA,正好可以升到120%I1n=12kA,容量约为12kVA。比上述用一般升流器所需的50~100kVA减小容量84%~92%。
测大电流互感器的误差需要容量很大的升流器,在现场测试要运去这样笨重的升流器和调压器是极不方便的。有一种可以在二次电流次下测误差的的大电流互感器,它是用环形铁心加屏蔽铁心绕制的穿心式双级补偿电流互感器,其二次绕组内阻抗(绕组均匀绕制,电抗近似等于零)由屏蔽铁心感应电势供电,误差由二次负荷所需感应电势即环形铁心励磁电流决定。因此测出二次绕组励磁电流与二次电流之比,就是这种电流互感器的复数误差和相应的比值差和相位差,测试线路图40 所示。图中1为环形铁心,Wb为补偿绕组,只绕在铁心1上;2位屏蔽铁心,W2为二次绕组,绕在铁心1和2上,W2和Wb匝数相等且并联联接。校验仪直接读出励磁电流I0与工作电流即二次电流I2的比值,也就是被试互感器Tx的比值差f和相位差δ
~ε=I0/I2=f+jδ (112)
在二次电流下测大电流互感器的误差,升流器只需要几十伏安容量,当然是很方便的。
图40 在二次电流下测误差线路
- 55 -
电流互感器手册
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)
![](/skin/haowen/images/icon_star.png)