提高小負荷電流測量成功率探討

田延春，曹姍姍

（聊城供電公司，山東 聊城 252000）

0 引言

在新建變電站現場送電時，開關、刀閘和保護等一次設備投運完畢后，需要在保護裝置上對負荷電流進行相位測量，以確定二次回路接線的正確性，防止因回路問題使保護裝置采樣錯誤而導致的保護動作［1］。

有關部門要求：新線路投運后，應盡快做相位試驗，一次測量成功率應在90%以上。而統計數據表明，小負荷電流相位測量一次成功率僅為33.3%，往往需要二次測量后才能正確測量出小負荷電流的相位。

1 造成小負荷電流相位測量一次成功率低的原因

讀數不準確。在變電站送電工作現場，設備剛剛投運時，由于所帶用戶負荷小，反應到二次回路中的電流保護裝置在短時間內很難感應到，例如RCS、LFP系列的保護裝置對二次電流的精度要求在0.2～0.3 A左右時，精確度、相位等測量數值才能穩定有效。因此在剛送電的設備上測量二次回路電流的相位時，由于負荷電流沒有達到裝置精度所要求的數值，經常會出現無法準確讀數的現象。

鉗式電流表鉗頭卡夾電流接線不成功。在測量負荷電流時，遇有排列較密的電流接線，第一次測量時夾頭無法夾卡電流接線，第二次測量時工作人員需要想辦法將接線拽出，使鉗頭有足夠的空間對電流線進行測量。因此鉗頭卡夾電流接線不成功也是影響負荷電流測量一次成功率的一個重要因素。

儀表故障和人員測量失誤。測量負荷電流時，儀表發生故障也會影響一次測量的成功率；另外由于工作人員業務水平的差異，也存在由于人員操作失誤造成一次測量不成功的情況。

除以上原因以外，也有氣溫、濕度等因素。

共做負荷電流核相試驗108次，一次成功次數為27次，成功率僅為33.3%，隨后對造成81次測量一次不成功的原因出現的頻次進行分析，如表1所示。

表1 測量一次不成功的原因

由以上分析可以看出，由于第一次測量讀數不準確和鉗頭卡夾電流接線不成功導致負荷電流一次測量不成功共發生78次，共占一次測量不成功次數的96.3%。因此確定這兩個因素是造成小負荷電流相位測量一次成功率低的主要原因。

2 主要原因分析

讀數不準確，主要是因為在設備投運初期，線路上所帶的負荷電流小，加上鉗式相位表精度有限，因此經常出現無法讀數的現象。這是一個客觀存在的情況，技術人員難以改變，因此只能從改進測量裝置入手來解決。

造成鉗頭卡夾電流接線不成功的原因主要是鉗頭尺寸過大和電流接線間距小。為了解決這兩個主要問題，對相位表鉗頭構成及變電站現場保護屏后的電流接線情況進行分析。

要使夾在鉗頭中的電流準確的感應到電流表中，鉗頭內部需要使用較厚的硅鋼片和繞組構成一個類似電流互感器的回路進行工作，這樣的構造使得鉗頭尺寸寬大。保護屏后的端子排每個寬度只有5 mm大小，一般電流接線均使用4 mm的二次電纜芯線，這樣相鄰電流接線之間的距離就只有1 mm的距離。鉗式電流表的最前端即最薄的地方也有7 mm，寬度遠遠大于電流線之間的距離，測量電流時，為了完全夾住電流線，需要將鉗端‘塞'進電流線里面，這樣做很容易造成電流接線頭被扯出端子的連接，進而造成互感器開路，釀成重大事故，存在著一定的安全隱患。

鉗型電流表是利用電磁感應的原理，將需要測量的導線鉗進鉗型電流表硅鋼片疊成的鐵心里邊，這時鉗住的那根導線就相當于電流互感器的一匝線圈，屬于一次線圈，有電流通過時，就會在鉗型電流表里面的二次線圈里感應出二次電流來，在鉗型電流表度盤上就可以讀出該次測量的導線電流。

鉗頭的二次線圈匝數是對應于通過鉗頭的導線電流的，當通過導線的電流很小時，二次線圈感應到的電流也很小，讀數是會存在很大的誤差，甚至無法讀數。

3 解決方法

基于以上分析，研制了一種帶有放大功能的電流相位測量儀，儀器電流放大單元可將電流放大10倍，以便檢測更小的電流（20 mA）。儀器既可采用鉗形電流互感器測量電流相位還可采用直接接線測量小電流的相位，測量準確方便。

4 應用

新型電流相位測量儀的工作原理如圖1所示。

圖1 新型電流相位測量儀工作原理圖

由電壓、電流采樣回路將電壓電流轉換為可由中央處理器采集的弱信號，中央處理器通過A/D轉換，將電壓電流轉換為數字信號，經過計算得到電壓電流的有效值及相位等參量［3］。儀器采集小電流時可通過電流放大器將小電流放大后再采集。儀器可以以電壓為基準測量多個電流的相位，也可以以電流為基準測量多個電壓的相位。中央處理器將測得的各參量的相位關系繪制成向量圖顯示在液晶顯示屏上。中央處理單元采用MSP430高性能單片機作為中控元件，可同時測量3個電壓和3個電流或6個電流。

5 結語

對提高小負荷電流相位測量一次成功率的方法進行探討，研制了新型電流相位測量儀，提高了小負荷電流相位測量一次成功率，縮短了測量負荷電流時的等待時間，有利于變電站的提早送電和及時發現二次回路的問題，消除變電站新投運線路的安全隱患，對保證電網穩定、經濟運行有著重要的意義。