變頻互感器勵磁特性測試儀

一章  SHHZFA-V變頻互感器勵磁特性測試儀裝置特點與參數

     SHHZFA-V變頻互感器勵磁特性測試儀是在傳統基于調壓器、升壓器、升流器的互感器伏安特性變比極性綜合測試儀基礎上，廣泛聽取用戶意見、經過大量的市場調研、深入進行理論研究之后研發(fā)的新一代革新型CT、PT測試儀器。裝置采用高性能DSP和FPGA、*的制造工藝，保證了產品性能穩(wěn)定可靠、功能完備、自動化程度高、測試效率高、在國內處于水平，是電力行業(yè)用于互感器的專業(yè)測試儀器。

1.1 主要技術特點

功能全面，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差等測試。

現場檢定電流互感器無需標準電流互感器、升流器、負載箱、調壓控制箱以及大電流導線，使用極為簡單的測試接線和操作實現電流互感器的檢定，降低了工作強度和提高了工作效率，方便現場開展互感器現場檢定工作。

可準確測量變比差與角差，比差大允許誤差±0.05%，角差大允許誤差±2min，能夠進行0.2S級電流互感器的測量，變比測量范圍為1~40000。

基于*的變頻法測試CT/PT伏安特性曲線和10%誤差曲線,輸出大僅180V的交流電壓和12Arms(36A峰值)的交流電流，卻能應對拐點高達60KV的CT測試。

自動給出拐點電壓/電流、10%(5%)誤差曲線、準確限值系數（ALF）、儀表保安系數（FS）、二次時間常數(Ts)、剩磁系數(Kr)、飽和及不飽和電感等CT、PT參數。

測試滿足GB1208（IEC60044-1）、GB16847(IEC60044-6) 、GB1207等各類互感器標準，并依照互感器類型和級別自動選擇何種標準進行測試。

測試簡單方便，一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試，而且除了負荷測試外，CT其他各項測試都是采用同一種接線方式。

全中文動態(tài)圖形界面，無需參考說明書即可完成接線、設置參數：動態(tài)顯示參數設置，根據當前所選的試驗項目自動顯示其相關參數；動態(tài)顯示幫助接線圖，根據當前所選試驗項目，顯示對應的接線圖。

5.7寸圖形透反式LCD，陽光下清晰可視。

采用旋轉光電鼠標操作，操作簡單，快捷方便，極易掌握。

面板自帶打印機，可自動打印生成的試驗報告。

測試結果可用U盤導出，程序可用U盤升級，方便快捷。

裝置可存儲1000組測試數據，掉電不丟失。

配有后臺分析軟件，方便測試報告的保存、轉換、分析，可以用于試驗數據的對比、判斷與評估。

易于攜帶，裝置重量<9Kg。

1.2 裝置面板說明

裝置面板結構如右圖接線端子從左向右：

·紅黑S1、S2端子：試驗電源輸出

·紅黑S1、S2端子：輸出電壓回測

·紅黑P1、P2端子：感應電壓測量端子

·液晶顯示屏：中文顯示界面

·微型打印機：打印測試數據、曲線

·旋轉鼠標：輸入數值和操作命令

1.3 主要技術參數

第二章  用戶接口和操作方法

2.1 電流互感器試驗

在參數界面，用 旋轉鼠標切換光標到類型欄，選擇互感器類型為CT。

2.1.1 試驗接線

試驗接線步驟如下：

一步：根據表2.1描述的CT試驗項目說明，依照圖2.1或圖2.2進行接線（對于各種結構的CT，可參考附錄D描述的實際接線方式）。

表2.1  CT試驗項目說明

二步：同一CT其他繞組開路，CT的一次側一端要接地，設備也要接地。

三步：接通電源，準備參數設置。

2.1.2 參數設置

試驗參數設置界面如圖2.3。

參數設置步驟如下：

用 旋轉鼠標 切換光標，選擇要進行的試驗項目，當光標停留在某個試驗項目時，屏幕顯示與該試驗項目相關的參數設置；當光標離開試驗項目時，屏幕顯示所選試驗項目所對應的接線圖。

可設置的參數如下：

（1）編號：輸入本次試驗的編號，便于打印、保存的管理與查找。

（2）額定二次電流：電流互感器二次側的額定電流，一般為1A和5A。

（3）級別：被測繞組的級別，對于CT，有P、TPY、計量、PR、PX、TPS、TPX、TPZ等8個選項。

（4）當前溫度：測試時繞組溫度，一般可輸入測試時的氣溫。

（5）額定頻率：可選值為：50Hz或60Hz。

（6）大測試電流：一般可設為額定二次電流值，對于TPY級CT，一般可設為2倍的額定二次電流值。對于P級CT，假設其為5P40，額定二次電流為1A，那么大測試電流應設5%*40*1A=2A；假設其為10P15，額定二次電流為5A，那么大測試電流應設10%*15*5A=7.5A。

如果用戶希望看到以下結果，需要準確設置基本參數（建議用戶設置）。

（1）匝比誤差、比值差和相位差

（2）準確計算的極限電動勢及其對應的復合誤差

（3）實測的準確限值系數、儀表保安系數和對稱短路電流倍數

（4）實測的暫態(tài)面積系數、峰瞬誤差、二次時間常數對于不同級別的CT，參數的設置也不同，見表2.2。

表2.2  CT參數描述

第五步： 選擇右邊的開始按鈕進行試驗。

2.1.3 試驗結果

試驗結果頁，界面分別如圖2.4。

對于不同級別的CT和所選的試驗項目，試驗結果也不同，見表2.3。

表2.3  CT試驗結果描述

2.2 電壓互感器試驗

在參數界面，用 旋轉鼠標切換光標到類型欄，選擇互感器類型為PT。

2.2.1 試驗接線

試驗接線步驟如下：

一步：根據表2.4描述的PT試驗項目說明，依照圖2.7或圖2.8進行接線。

表2.4  PT試驗項目說明

第二步：同一PT其他繞組開路。

第三步：接通電源，準備參數設置。

2.2.2 參數設置

PT的試驗參數設置界面如圖2.5。

參數設置步驟如下：

用 旋轉鼠標 切換光標，選擇要進行的試驗項目，當光標停留在某個試驗項目時，屏幕顯示與該試驗項目相關的參數設置；當光標離開試驗項目時，屏幕顯示所選試驗項目所對應的接線圖。

可設置的參數如下：

（1）編號：輸入試驗試驗編號。

（2）額定二次電壓：電壓互感器二次側的額定電壓。

（3）級別：被測繞組的級別，有P、計量等2個選項。

（4）當前溫度：測試時繞組溫度，一般可輸入當時的氣溫。

（5）額定頻率：可選值為：50Hz或60Hz。

（6）大測試電壓：試驗時設備輸出的大工頻等效電壓。

（7）大測試電流：試驗時設備輸出的大交流電流。

第四步： 選擇右邊的開始按鈕進行試驗。

2.2.3 試驗結果

試驗結果頁，如圖2.6。

對于不同級別的PT和所選的試驗項目，試驗結果也不同，見表2.5。

表2.5  PT試驗結果描述

2.3自檢頁

自測界面如圖2.8。在萬用表幫助下，自測功能可用于檢查設備是否損壞，測量電路是否正常。

2.3.1 參數設置

自測測試所需的參數如下表：

表2.6  自檢測試參數

測試電流或測試電壓設置后，設置測試頻率，裝置將輸出對應頻率的電壓或電流，并顯示檢測到的實際電壓或電流。在選擇電壓后，如果負載太小，導致實際電流有效值大于5A，則顯示過載信息。在選擇電流后，如果負載太大，導致實際測試電壓有效值大于100V，則也會顯示過載信息。

2.3.2 接線方法

·選擇電壓測試時，將S1短接另一個S1，S2短接另一個S2。用萬用表電壓檔測量S1和S2之間的電壓，若與實際電壓相符，說明設備能夠輸出電壓且電壓測量環(huán)節(jié)正常。

·電流測試時，將電源輸出的S1、S2端子短接。電壓回測的S1、S2不接。可在輸出的S1和S2之間串入萬用表電流檔，若萬用表測量的電流與實際電流相符，說明設備能夠正常輸出電流且電流測量環(huán)節(jié)正常。

2.4功能按鈕

2.4.1 參數頁功能按鈕

 (1)．系統工具

       系統工具界面，如圖2.11。在該界面中可以進行時間校對、系統升級等操作。其中：調試用于出廠調試，升級用于軟件界面的升級。

(2)．幫助

（3）打印

用戶可以打印當前測試結果，此報告可做為現場試驗的原始記錄。

2.4.2 結果頁功能按鈕

 (1)、勵磁曲線

在圖2.4或圖2.6的測量結果頁面，選擇勵磁結果，將出現勵磁曲線界面，如圖2.13：

(2)、勵磁數據

在圖2.13的勵磁曲線頁面，選擇勵磁數據將顯示勵磁數據界面，如圖2.14：

在上圖中可以顯示三種形式的勵磁數據：

實測：儀器升壓過程中實際捕捉的電壓、電流序列；

取整：對實測的勵磁數據按電流取整后的結果顯示，10mA以下按1mA遞增、10mA~100mA以上按5mA遞增、100mA以上按0.1A遞增，取整的結果便于數據記錄、比對；

可以顯示任意電流點的勵磁數據；

(3)、5%、10%誤差曲線

只有保護級的互感器（包括暫態(tài)保護級）才有5%、10%的誤差曲線與誤差數據；在CT設置中選定為P/PR/PX/TPx的互感器，在試驗結果圖2.4界面中，選擇誤差結果將顯示5%誤差曲線，如圖2.15：

在圖2.15中，還可以選擇顯示10%的誤差曲線。保護互感器的10%誤差曲線是10%誤差數據的圖形化顯示，其含義是相同的，其含義為互感器復合誤差不大于10%時，其二次負荷與過流倍數的關系曲線。5%的誤差曲線是互感器復合誤差不大于5%時，其二次負荷與過流倍數的關系曲線。

(4)、5%、10%誤差數據

在圖2.15中，選擇誤差數據將顯示5%、10%的誤差數據，如圖2.16所示：

(5)、比差、角差表

只有測量級的互感器才有比差、角差結果表；在CT設置中選繞組級別為“計量”的互感器，且測試項目選擇了“誤差”項目的才會有比差、角差表。在圖2.4 CT測試結果界面中，選擇誤差結果，將出現比差、角差表，如圖2.17：

上圖中顯示了互感器分別在額定負荷與下限負荷下的比差、角差表，額定負荷是在CT設置頁面中，下限負荷規(guī)定為25%的額定負荷。

附  錄

A. 低頻法測試原理

IEC60044-6標準（對應國家標準GB16847-1977）聲稱，CT的測試可以在比額定頻率低的情況下進行，避免繞組和二次端子承受不能容許的電壓。

CT伏安特性測量的原理電路如下圖：CT一次側開路，從二次側施加電壓，測量所加電壓V與輸入電流I的關系曲線。此曲線近似CT的勵磁電勢E與勵磁電流I的關系曲線。

設CT勵磁繞組在某一勵磁電流I時的激磁電感為L，激磁阻抗為Z，則：

V = I·Z

電感L與阻抗Z之間具有下述關系：

Z = ω·L = 2 π f L

則：V= I·2 π f L

由公式中可見在某一激磁電感L時所加電壓V與頻率f成正比關系。

假設當f = 50Hz時，為達到勵磁電流Ix，所需施加的電壓Vx為2000V

Vx = Ix·2 π f L = 2000V，

若施加不同頻率：

f = 50Hz，Vx ＝ 2000V

f = 5Hz， Vx ≌ 200V

f = 0.5Hz，Vx ≌ 20V

由此可見需要使CT進入相同飽和程度，施加較低頻率信號所需電壓可以大幅度降低這就是變頻法的基本原理。

在此必須嚴格注意，所需電壓并非與頻率呈線性比例關系，并非隨著頻率等比例降低，需要嚴格按照互感器的準確數學模型進行完整的理論計算。

B. 10％誤差曲線計算和應用方法

電流互感器的誤差主要是由于勵磁電流的存在，它使二次電流與換算到二次側后的一次電流不但在數值上不相等，而且相位也不相同，這就造成了電流互感器的誤差。

電流互感器的比值差定義為：

繼電保護要求電流互感器的一次電流等于大短路電流時，其比值差小于或等于10％。在比值差等于10％時，二次電流、與換算到二次側后的一次電流以及勵磁電流之間滿足下述關系：

定義M為一次側大短路電流倍數，K為電流互感器的變比，則有

其中：為一次側大短路電流

為一次側額定電流

為二次側額定電流

10％比值差時，允許的大負荷阻抗的計算公式為：

式中：為電流互感器二次繞組阻抗

為電流互感器二次繞組感應電動勢，和的關系由勵磁特性曲線描述。

根據上述算式，后可以得到用大短路電流倍數M和允許的大負荷阻抗描述的10％誤差曲線（見圖2.29）。

10％誤差曲線的應用方法：

得出某一CT的10%誤差曲線后，還必須查閱流經該CT的大短路電流和該CT二次側所帶回路的阻抗。大短路電流往往在整定計算時得出，是該CT所在線路的大運行方式下嚴重短路時的短路電流，大電流倍數（額定電流）。二次回路阻抗可以用CTA裝置測量得到。

得到后查閱10%誤差曲線，若點（）在曲線下方，則滿足要求，說明在嚴重短路情況下CT的電流變換誤差小于10%。否則將大于10%。

C. CTA用于各種CT的實際接線方式

CTA用于CT測試的基本接線步驟（參見圖C.1）如下：

（1）用4mm2線將測試儀左側的接地端子連接到保護地。

（2）連接CT一次側的一個端子和二次側的一個端子到保護地。

（3）確保CT的其他端子全部從輸電線上斷開，其他繞組全部開路。

（4）用2.5mm2紅線和黑線將CT的二次側連接到測試儀“Output”S1和S2插孔，用1.2mm2黃線和黑線將CT的二次側連接到測試儀“Sec”的S1和S2插孔，注意兩根黑線連在CT二次側已接保護地的同一端子上。

（5）用1.2mm2綠線和黑線將CT的一次側連接到測試儀的“Prim”的P1和P2端子上，P2通過黑線與CT一次側連接到保護地的那個端子相連。

（6）檢查接線無誤，開始測試。

1．測試儀在三角形接法變壓器上進行CT測試的接線方式如圖C.2所示。

2．測試儀進行變壓器套管CT測試時的接線方式如圖C.3所示。

注意：一次端子H1不能接地，否則一次側都接地了，則測試儀不能獲取正確結果。

4．測試儀在對GIS（SF6）開關上的CT測試時的接線方式如圖C.4所示。

注意：斷開與母線連接的所有開關，合上接地刀閘。

D. 四端法接線的測量原理

施加輸出一個電壓源信號Vs到一個阻抗R上，將產生一電流I，如圖D.1。

若需測量該阻抗值，需測量該阻抗上的電壓V：

由于從電壓源到被測阻抗有一段導線，導線有電阻r，導致V=Vs，所以若要準確測量阻抗R，不可以簡單地用電源電壓Vs代替V。

阻抗R的測量電路應采用圖D.2 的接線方法，測量電壓的電壓表必須單獨用導線從R兩端連線才能準確測量R的電壓值V。因R兩端是采用4根導線接線，故稱為4端法接線。圖D.3的接線方法是錯誤的。

采用CTA測量互感器的電阻、變比、勵磁時，需采用4端法接線，如圖D.4。

四端法接線必須注意被測繞組的端子接法。圖D.5的接法是正確接法，圖D.6、7均是錯誤接法。