互感器誤差及伏安特性測試儀電流基本誤差的量值溯源

趙斯衎，董小龍

（福建省計量科學(xué)研究院，福建 福州 350003）

互感器伏安特性測試儀以及不同名稱的同類儀器，如互感器綜合測試儀、互感器伏安特性測試儀、互感器誤差特性測試儀等，主要由調(diào)壓系統(tǒng)、變壓器、電壓和電流測量系統(tǒng)等部分組成，可以對電流互感器或電壓互感器進(jìn)行基本誤差、極性判別、變比檢查、二次回路負(fù)載等參數(shù)進(jìn)行檢測，是現(xiàn)場進(jìn)行互感器交接試驗、預(yù)防性試驗的常規(guī)設(shè)備，在電力工程領(lǐng)域已得到廣泛運用。基本誤差測試是此類儀器的基本功能，其測試結(jié)果的準(zhǔn)確與否，直接影響著互感器伏安特性測試儀的優(yōu)劣程度，也間接決定了互感器交接試驗、預(yù)防性試驗是否準(zhǔn)確與可靠。

1 電流互感器基本誤差功能的校準(zhǔn)

互感器誤差及伏安特性測試儀的基本誤差功能，主要是為了進(jìn)行互感器的出廠試驗，通過對互感器基本誤差數(shù)據(jù)的判斷，得出所測互感器的優(yōu)劣。此類儀器該部分功能，是否準(zhǔn)確可靠，直接影響著互感器的出廠結(jié)果。文章通過對比不同型號的互感器伏安特性測試儀，以電流互感器基本誤差功能，結(jié)合電磁專業(yè)計量中校準(zhǔn)儀器的特點進(jìn)行分析。

電流互感器基本誤差校準(zhǔn)接線如圖1所示。用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器對被校測試儀的電流基本誤差進(jìn)行校準(zhǔn)。由于此類儀器自身精度多為0.2級（0.2S級）或0.5級（0.5S級），因此其基本誤差測試結(jié)果應(yīng)按《測量用電流互感器檢定規(guī)程》（JJG 313—2010）中規(guī)定的修約間隔的整數(shù)倍進(jìn)行修約，并判定修約后的數(shù)據(jù)結(jié)果，電流基本誤差結(jié)果不得超過對應(yīng)的限值[1-2]。此外，電流互感器基本誤差的顯示結(jié)果，也應(yīng)能準(zhǔn)確地判斷電流互感器的極性，并且所顯示的電流變比，變比測量誤差以相對誤差表示，變比測量的最大允許誤差不超過±0.5%。基本誤差修約間隔如表1所示，0.5級和0.2級電流互感器基本誤差限值如表2所示，0.5S級和0.2S級電流互感器基本誤差限值如表3所示。

2 校準(zhǔn)結(jié)果的評定與分析

選用量程：（5～5000）A/5A，額定負(fù)荷5VA，功率因數(shù)1.0，0.01級的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器作為標(biāo)準(zhǔn)，測量模型分為比值差和相位差進(jìn)行評定與分析。

比值差：

式中：f0為測試儀所測量到的比值差；fp為標(biāo)準(zhǔn)電 流互感器在相應(yīng)校準(zhǔn)點的比值差；fx為測試儀的比值差。

表1 基本誤差修約間隔

表2 0.5級和0.2級電流互感器基本誤差限值

表3 0.5S級和0.2S級電流互感器基本誤差限值

相位差：

式中：δ0為測試儀所測量到的相位差；δp為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器在相應(yīng)校準(zhǔn)點的相位差；δx為測試儀的相位差。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的評定

（1）重復(fù)性引入的不確定度。用標(biāo)準(zhǔn)電流互感器，在500A/5A檔、額定電流為1%、5%、20%、100%、120%時，在重復(fù)條件下進(jìn)行10次獨立測量得到測量列（每次測量均重新接線），如表4、表5所示。校樣品比值差的修約間隔為0.05%，分散區(qū)間的半寬為0.025%；相位差的修約間隔為2′，分散區(qū)間的半寬為1′。誤差修約引入的不確定度按均勻分布估計：

表4 比值差數(shù)據(jù) 單位：%

表5 相位差數(shù)據(jù) 單位：′

根據(jù)如下公式：

可得比值差和相位差各額定電流百分點的實驗標(biāo)準(zhǔn)差分別如表6、表7所示。

表6 比值差數(shù)據(jù) 單位：%

表7 相位差數(shù)據(jù)

（2）標(biāo)準(zhǔn)器引入的不確定度。標(biāo)準(zhǔn)器引入的誤差不大于被校基本誤差限值的1/5，并按均勻分布進(jìn)行估計，比值差和相位差各額定電流百分點的不確定度分量分別如表8、表9所示。

（3）負(fù)載響應(yīng)能力引入的不確定度。當(dāng)負(fù)載響應(yīng)時電流互感器現(xiàn)場校驗儀輸出信號的變化根據(jù)實際情況的合理性，確定為誤差限值的1/10，按正態(tài)分布進(jìn)行估計，比值差和相位差各額定電流百分點的不確定度分量分別如表10、表11所示。

（4）被校樣品誤差修約引入的不確定度。0.5級被

表8 比值差數(shù)據(jù) 單位：%

表9 相位差數(shù)據(jù)

表10 比值差數(shù)據(jù) 單位：%

表11 相位差數(shù)據(jù)

2.2 不確定度分量一覽表

比值差和相位差各額定電流百分點的不確定度分量分別如表12、表13所示。

表12 比值差數(shù)據(jù) 單位：%

表13 相位差數(shù)據(jù) 單位：′

2.3 擴(kuò)展不確定度

取包含因子k=2，則在變比（5～5000）A/5A時，被校測試儀的比值差和相位差各額定電流百分點的擴(kuò)展不確定度可表示如下：

比值差。1%額定電流：U=0.25%，k=2；5%～120%額定電流：U=0.13%，k=2。

相位差。1%額定電流：U=9.7′，k=2；5%～120%額定電流：U=5.0′，k=2。

3 結(jié)束語

互感器伏安特性測試儀及其同類儀器作為繼電保護(hù)和高壓絕緣專業(yè)的專門檢測儀器，已在電力工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。對此類儀器電流互感器基本誤差進(jìn)行校準(zhǔn)分析，達(dá)到了量值溯源的目的，為今后此類儀器的更新?lián)Q代提供了技術(shù)依據(jù)。