|
1 立项背景 高压三相组合互感器安装在供电变压器的高压侧，仪表箱内装三相有功电度表及无功电度表，是用来直接测量高压线路中有功和无功电能的电器设备，且多用于大用户和专用变作关口电能计量以及电网的电压监测。因此，它的质量性能及误差状况直接影响到电力部门的安全运行和经济效益。随着智能电网建设的展开，用于配电网中的三相组合互感器已同电能量信息采集器、预付费逻辑控制器、反窃电保护系统等设计为一体化的智能受电装置，采用共箱结构，体积更紧凑，已成为趋势。目前，由于缺乏三相组合互感器相应的检定规程，生产厂家和检测部门均采用单相法对其进行出厂检验、验收及周检。经研究表明，单相法检定出的误差结果无法真实反映高压三相组合互感器实际工作时的误差特性。因此有必要制定“三相组合互感器检定规程”，规范三相组合互感器的检定方法。该规程将推动组合互感器产品的设计、制造质量的提升，全面地保证电能计量的公平和公正。 2 任务来源 2012年5月至2012年9月，标准主要起草人员进行了广泛的调研，收集了大量的资料。 2012年10月至2013年2月，对资料进行整理，对相关数据进行试验论证； 2013年2月-5月，编制草案稿并召开内部讨论会议； 2013年6月-7月，对草案稿进一步修改，形成草案稿定稿； 2013年9月-12月，整理标准编制说明、试验报告和不确定度分析报告。并于2013年12月再次召开讨论会议，对该标准进行讨论； 2014年1月-3月，由于还需要收集更多的试验方法，于该阶段再次调研收集整理资料，经过三个月的收集整理，于2014年7月修改形成征求意见稿； 2014年8月发文进行广泛的意见征求； 工作组在**召开《三相组合互感器》制订启动工作会议，汇报调研情况，组建标准制定工作组，正式启动规范编制工作。 3 标准编写原则 （1）坚持先进性与实用性相结合、统一性与灵活性相结合、可靠性与经济性相结合的原则。 （2）结合各地的实际建设情况，采用分散与集中讨论的形式，提高本标准的实用性。 （3）按照计量专业的相关标准要求，提出具体的技术指标和可行的试验方法，确保依据本标准所得的检定结果符合计量管理的基本要求。 4 标准的主要内容 本标准依据JJF 1002-2010《国家计量检定规程编写规则》的编写要求进行了编制。标准主要结构和内容如下： （1）目录 （2）引言 （3）标准正文共7章：范围、引用文件、术语和计量单位、概述、计量性能要求、通用技术要求、计量器具控制。 （4）标准设3个规范性附录：检定原始记录格式；检定证书/检定结果通知书内页格式、检定证书/检定结果通知书检定结果页格式。 5 与现行法律、法规、政策及相关标准的协调性 本标准的制定过程主要依据和参考如下文献： JJG 313
测量用电流互感器 JJG 314
测量用电压互感器 JJG 1021－2007
电力互感器 GB 1207－2006
电磁式电压互感器 GB 1208－2006
电流互感器 GB/T 16927.1－1997 高电压试验技术 第一部分：一般试验要求 GB 17201－2007
组合互感器 JB/T 10432－2004
三相组合互感器 6 重要条文内容的解释 （1）范围
三相组合互感器一般应用于额定电压为3 kV、6 kV、10 kV、35 kV的三相配电网上用作电能计量。我国电网的频率为50Hz，有部分厂家生产60Hz的产品对外出口。根据这些实际现状，本规程适用于最高电压为35kV及以下电压等级，额定频率为50Hz（60Hz）的三相组合互感器（或电力计量箱）的首次检定、后续检定和使用中的检验。
（2）三相组合互感器 由于三相组合互感器缺乏强有力的规程和标准，目前国内各厂家的产品质量参差不齐，接线方式多种多样，给用户的选用造成了一定的困难。标准编写过程中对三相组合互感器的安装使用情况进行了调研，表明JB/T 10432－2004《三相组合互感器》的规定能够较好的代表目前的使用现状，因此标准编写时采用了JB/T 10432－2004对三相组合互感器的规定和要求。 （3）准确度等级及允许误差 三相组合互感器中的电压互感器、电流互感器对应着按GB1207《电压互感器》和GB1208《电流互感器》和GB/T4703《电容式电压互感器》生产的互感器。在这些标准中，用于测量与计量的互感器准确度从0.1级到1级。事实上欧美工业国家的互感器检定规程也主要针对上述准确度等级的互感器。因此标准分别规定了三相组合互感器中电压互感器和电流互感器的准确度等级，具体要求与JJG 1021－2007《电力互感器》保持一致。 （4）二次负荷范围 现有的互感器标准把互感器的负荷范围规定为额定负荷与1/4额定负荷。由于电子仪表的大量使用，互感器的实际二次负荷往往小于1/4额定负荷。近年新建的电站，现场安装的互感器普遍存在容量过大，实际负荷下的误差超出误差限值的情况。为了保证测量的准确性，甚至在设计部门对互感器容量选择不当时仍能保证计量误差满足要求，下限负荷选择小于1/4额定负荷甚至接近零负荷是合理的。但是现有的互感器国家标准并没有这样的规定，因此选取比1/4额定负荷小的下限负荷超出了已有标准的内容。考虑到这些因素，检定规程在优先采用低下限负荷的同时保留了用户选择1/4下限负荷的权利，但是也率先采用技术进步来保证计量的准确性。对二次额定电流为5A的电流互感器，选取GB1208规定的最小下限负荷3.75VA。对二次额定电流为1A的电流互感器，取1VA为下限负荷。取GB1207规定的最低下限负荷2.5VA为电压互感器的下限负荷。对于有多个二次绕组的电压互感器，规定把下限负荷分配给主二次绕组，其它二次绕组空载。这样规定的好处是当用户使用电压互感器测量电压时可省去给其它二次绕组配接负荷的麻烦。 （5）磁饱和裕度 测量用电流互感器有仪表保安系数要求，当一次电流达到规定的仪表保安电流（额定一次电流与仪表保安系数乘积）时，电流互感器的误差应大于10%。使用冷轧硅钢片铁芯的电流互感器，仪表保安系数大致为10，使用铁镍合金铁芯的电流互感器，仪表保安系数大致为3。新型软磁材料，例如超微晶材料，磁导率比过去的材料要高出好几倍，达到相同的准确度可以使用更高的磁密。这样一来，仪表保安系数也降低了，电流互感器铁芯的饱和点与额定电流120%点接近。而电流互感器在误差检验和使用时，一次返回导体的磁场可能使铁芯磁通密度有1/6的的不对称度，如果不对称的两部分铁芯均未饱和，对电流互感器的误差不会产生显著影响。但如果有一侧铁芯饱和，电流互感器的误差将发生显著变化，使互感器的误差不合格。因此设计时必须保证铁芯的磁饱和裕度不小于1.5倍。 （6）稳定性 考核互感器在两次检定周期中间的误差稳定性，可以通过比较两次检定的结果判断。由于检定误差最大为基本误差的1/3，如果互感器误差的变化为基本误差的1/2，按方和根法进行综合， 。最后选基本误差的2/3考核稳定性。 （7）运行变差 互感器运行变差定义为互感器误差受运行环境的影响而发生的变化。它可以由运行状态如环境温度、剩磁、邻近效应引起，也可以由运行方式引起，如变换高压电流互感器一次导体对地电压，变换大电流互感器一次导体回路等。 本规程采用三相法检定三相组合互感器，检定状态与互感器的实际工作状态有较好的一致性，互感器受邻近一次导体磁场、高压漏电流、工作接线影响在检定条件下已有所体现，因此规程没有对这些影响因素作单独规定。 （8）剩磁 不同厂家生产的不同型号和不同批次的电流互感器，铁芯的磁性能都不会完全相同，剩磁对电流互感器误差的影响也不相同。试验数据显示，有的电流互感器退磁后的误差与退磁前的误差相比，差别可以达到0.4%。在强磁化情况下，可以达到20%。表2规定电流互感器以退磁后的状态为基本误差测量状态。这一写法考虑到与现行标准的协调。在JJG313《测量用电流互感器》中，没有对剩磁误差进行限制。因为这个规程主要用于精密电流互感器，可以随时退磁处理。电力互感器不可能经常退磁处理，铁芯剩磁产生的附加误差可以长期存在，影响到计费的公正性。在IEC标准和国标中，电流互感器的误差都以退磁后的误差为准，主要的原因是电流互感器铁芯退磁后的状态是可复现的。而电流互感器剩磁状态下的误差不是一个稳定值，不能用来定义互感器的基本误差。很显然，电流互感器的基本误差还只能在退磁状态下定义。但是剩磁对电流互感器误差的影响也是要控制的。为了协调处理好剩磁误差的问题，规程把剩磁误差作为电流互感器的运行变差，并要求限制为基本误差的1/3。这样在一定程度上可满足用户对计量准确度的要求，另一方面也照顾到制造厂在铁磁材料选用上的多样性。规程提出的限制剩磁误差的要求，可以促使制造厂选用更好的铁芯材料和更完善的热处理工艺减小剩磁误差，生产出更准确可靠的电力互感器。 （9）通用技术要求 三相组合互感器的外观标志要求综合了GB 1207－2006、GB 1208－2006、GB 17201－2007和JB/T 10432－2004对电压互感器、电流互感器和组合互感器的要求，其绝缘水平控制值采用了目前通用的规定。 （10）检定条件 三相组合互感器的检定条件综合考虑了JJG 313、JJG 314和JJG 1021的要求，沿用了目前通用的规定。 （11）检定项目 三相组合互感器的检定项目包括外观及标志检查、绝缘试验、绕组级性检查、基本误差测量、稳定性试验、运行变差试验、磁饱和裕度试验。 现场检定互感器通常结合设备验收与检修进行，根据电力行业规程DL/T727－2000《互感器运行检修导则》以及DL/T596－1996《电力设备预防性试验规程》，国家标准GB50150－91《电气装置安装工程
电气设备交接试验标准》，在执行这三个规程与标准时，已包括对互感器的绝缘电阻测量和工频耐压试验。规程为了避免重复性工作，允许直接采用按以上标准与规程得到的绝缘试验数据。只有在必须由检定人员进行的绝缘试验才按规程有关项目进行绝缘试验。 （12）误差测量方法 三相组合互感器的误差测量分单相法和三相法，两种方法的特点对比如表1所示。 表1单相法和三相法比较表 项
目 | 单相检定标准装置 | 三相检定标准装置 | 检测状态 | 1.
1. 电流互感器使工作在高压状态，而检定却是在低压状态。 2.
2.三相组合互感器是在三相状态下运行，而检定却只在单相下进行。 | 3.
1. 标准和被试电流互感器均工作在实际运行的高电压状态。 4.
2.对三相组合互感器的检定是模拟三相运行状态下进行。 | 耗费时间及工作量 | 测试需进行6次接线，工作量大，费时长 | 只需两次接线即可，工作量小 | 电磁场影响 | 只能单相测试，无法进行三相测试，故不能考核组合互感器中的电流、电压部分的相互影响，即无法考核电场和磁场对误差的影响程度。 | 可进行单相、三相测试以及组合互感器电流、电压相互影响测试。 | 模拟现场运行情况 | 单相下检测的工作状态与实际运行完全不同，不能发现不良产品的特性，如谐波影响 | 三相下的检测模拟了产品的实际运行情况，能发现不良产品的性能好坏。 | 计量准确度的考核 | 检测状态与实际使用不同，带来测试误差 | 检测状态与实际使用相同，消除了附加测试误差 | 结构特点 | 由单相标准器、单相互感器校验仪、单相调压器及控制、调节机构组成，结构简单。 | 由三相标准器、三相互感器校验仪、三相调压器及控制、调节机构组成，结构较复杂。 | 成本价格 | 以普通单相为标准价 | 比单相贵一倍 |
对不同厂家的两元件组合互感器采用单相法与三相法，测试所得到的差异较大，尤其是对于1%In和5%In这两点，差异性最为明显，测得的比差最大相差0.14%，角差最大相差6分。 分析和试验结果表明，三相法检定状态更接近试品的运行工况、检定结果更为可靠、操作性更强，因此规程规定采用三相法进行组合互感器的误差测量。 7 其它 我国仪用互感器、电力互感器的检定工作已经开展多年，各省均有一批常年从事互感器检定工作的技术人员，其业务水平完全满足相关法规的要求，完全有能力按照本规程规定的检定方法实行三相组合互感器的检定工作。 检定中需用的高压三相组合互感器检定标准装置已经研制成功并进行了大量实验测试，结果表明能够满足检定三相组合互感器的需要，可以在全国范围内推广使用。各检测单位也可按照同样的方法组建标准装置。 规程实施后一方面可以提高三相组合互感器检定结果的可靠性，提升电能计量的准确度；另一方面可推动组合式互感器的设计、制造质量，促进三相组合互感器在我国配电网中的使用，降低互感器的采购成本，减少安装费用，节省占地面积。 | 
闽公网安备 35020602000072号
