互感器校驗儀差值回路負荷對誤差的影響

韓海安， 趙 園， 薛建立

(國網山西省計量中心， 山西 太原 030032)

0 引言

檢定互感器時，差值回路附加負荷給標準器和被檢互感器都帶來了測量誤差[1]。差值回路由于采取的環節不同，其負荷也不同，對標準器和被檢互感器帶來的誤差影響也不同。鑒于此，JJG169—2010《互感器校驗儀檢定規程》對校驗儀工作回路和差值回路負荷容量做出了規定：校驗儀工作電壓(或電流)回路的功率因數應為0.8～1，額定容量不得超過5 VA。在額定工作電壓(或電流)下，差壓回路的電流不得超過1 mA；差流回路的壓降不得超過50 mV[2]。因此分析研究互感器校驗儀回路負荷是否符合規程規定、其負荷影響是否匹配所使用的標準器是非常必要的。

1 校驗儀差值回路負荷分析

1.1 電子式互感器校驗儀原理

電子式互感器校驗儀廣泛應用于互感器的測試，各種規格型號的校驗儀其原理線路基本相同[3]，如圖1所示。

圖1 電子式互感器校驗儀原理線路圖

1.2 校驗儀差流回路附加負荷分析

(1)

(2)

Tx的二次壓降為：

(3)

這時T0和Tx的二次負荷阻抗相應為：

(4)

(5)

(6)

其中：fi為電流互感器的比值差，%；δi為相位差，(′)。

所以對于T0和Tx，其附加負荷等值阻抗Zd為：

(7)

(8)

圖2 校驗儀檢定電流互感器原理線路圖

當被檢電流互感器準確級為0.1級以下時，校驗儀差流回路電阻一般小于0.5 Ω；準確級為0.05級以上時，校驗儀差流回路電阻一般為5 Ω。按式(8)計算電流互感器在不同準確級下的誤差限值和不同差流回路電阻下附加負荷等值阻抗，如表1所示。

表1 校驗儀差流回路附加負荷等值阻抗

1.3 校驗儀差壓回路附加負荷分析

在檢定電壓互感器時，差壓回路(即小電壓回路)給標準和被檢電壓互感器都帶來附加負荷，這是因為差壓回路的小電流成為標準和被檢電壓互感器二次負荷的一部分，校驗儀檢定電壓互感器原理線路如圖3所示。

(9)

(10)

Px的二次電流為:

(11)

這時P0和Px的二次負荷導納相應為：

(12)

(13)

(14)

其中：fu為電壓互感器的比值差，%；δu為相位值，(′)。

將式(14)代入式(12)和式(13)得P0和Px的二次負荷導納為：

(15)

(16)

所以對于P0和Px，其附加負荷等值導納Yd為:

(17)

相應地校驗儀差壓回路導納gd產生的最大附加負荷等值導納Ymd等于gd與被檢電壓互感器誤差限值的乘積：

(18)

圖3 校驗儀檢定電壓互感器原理線路圖

校驗儀差壓回路取樣電阻取30 kΩ，對于準確級為0.5～0.01級電壓互感器，差壓回路導納產生的附加負荷等值導納如表2所示。

表2 校驗儀差壓回路附加負荷等值導納

2 校驗儀差值回路附加負荷對互感器誤差的影響

2.1 差流回路附加負荷對電流互感器誤差的影響

一般無補償的電流互感器誤差公式為：

(19)

其中:Z2為電流互感器二次負荷阻抗，對于T0和Tx其二次負荷阻抗Z2相應為Z20和Z2x；Z為電流互感器二次繞組內阻抗；Yni為電流互感器二次勵磁導納。

(20)

(21)

(22)

相應的最大測量誤差為：

(23)

JJG313—2010《測量用電流互感器》規定校驗儀差流回路的附加二次負荷引起的測量誤差即附加誤差不大于被檢電流互感器誤差限值的1/20[4]，即要滿足fmdi/fmi≤1/20、δmdi/δmi≤1/20，則：

(Ymx+Ym0)Rd≤1/20.

(24)

對于選定的標準電流互感器T0和被檢電流互感器Tx，其二次勵磁導納基本確定，則Rd越小越容易滿足規程要求。

2.2 差壓回路附加負荷對電壓互感器誤差的影響

一般無補償的電壓互感器誤差公式為：

(25)

(26)

(27)

(28)

相應的最大測量誤差為：

(29)

JJG314—2010《測量用電壓互感器》規定校驗儀差壓回路的附加二次負荷引起的測量誤差即附加誤差不大于被檢電壓互感器誤差限值的1/20[8]，即要滿足fmdu/fmu≤1/20、δmdu/δmu≤1/20,則:

(30)

對于選定的標準電壓互感器P0和被檢電壓互感器Px，其折算至二次的一次、二次繞組阻抗和基本確定，則gd越小越容易滿足規程要求。

3 結束語

互感器校驗儀在檢定互感器時會給標準器和被檢互感器帶來數量相同、符號相反的附加負荷和附加誤差，從而帶來測量誤差。測量誤差必須滿足JJG313—2010和JJG314—2010規程的要求，對于廣泛使用的電子式校驗儀其差值回路的附加負荷基本滿足校驗儀的規程要求，其附加誤差通常可忽略。而對于雙級標準，由于其誤差公式不同于一般互感器的誤差算法，需實測其附加誤差，以滿足JJG313—2010和JJG314—2010的要求，即校驗儀差值回路的附加二次負荷引起的測量誤差即附加誤差不大于被檢互感器誤差限值的1/20。