提高小负荷电流测量成功率探讨

田延春，曹姗姗

（聊城供电公司，山东 聊城 252000）

0 引言

在新建变电站现场送电时，开关、刀闸和保护等一次设备投运完毕后，需要在保护装置上对负荷电流进行相位测量，以确定二次回路接线的正确性，防止因回路问题使保护装置采样错误而导致的保护动作［1］。

有关部门要求：新线路投运后，应尽快做相位试验，一次测量成功率应在90%以上。而统计数据表明，小负荷电流相位测量一次成功率仅为33.3%，往往需要二次测量后才能正确测量出小负荷电流的相位。

1 造成小负荷电流相位测量一次成功率低的原因

读数不准确。在变电站送电工作现场，设备刚刚投运时，由于所带用户负荷小，反应到二次回路中的电流保护装置在短时间内很难感应到，例如RCS、LFP系列的保护装置对二次电流的精度要求在0.2～0.3 A左右时，精确度、相位等测量数值才能稳定有效。因此在刚送电的设备上测量二次回路电流的相位时，由于负荷电流没有达到装置精度所要求的数值，经常会出现无法准确读数的现象。

钳式电流表钳头卡夹电流接线不成功。在测量负荷电流时，遇有排列较密的电流接线，第一次测量时夹头无法夹卡电流接线，第二次测量时工作人员需要想办法将接线拽出，使钳头有足够的空间对电流线进行测量。因此钳头卡夹电流接线不成功也是影响负荷电流测量一次成功率的一个重要因素。

仪表故障和人员测量失误。测量负荷电流时，仪表发生故障也会影响一次测量的成功率；另外由于工作人员业务水平的差异，也存在由于人员操作失误造成一次测量不成功的情况。

除以上原因以外，也有气温、湿度等因素。

共做负荷电流核相试验108次，一次成功次数为27次，成功率仅为33.3%，随后对造成81次测量一次不成功的原因出现的频次进行分析，如表1所示。

表1 测量一次不成功的原因

由以上分析可以看出，由于第一次测量读数不准确和钳头卡夹电流接线不成功导致负荷电流一次测量不成功共发生78次，共占一次测量不成功次数的96.3%。因此确定这两个因素是造成小负荷电流相位测量一次成功率低的主要原因。

2 主要原因分析

读数不准确，主要是因为在设备投运初期，线路上所带的负荷电流小，加上钳式相位表精度有限，因此经常出现无法读数的现象。这是一个客观存在的情况，技术人员难以改变，因此只能从改进测量装置入手来解决。

造成钳头卡夹电流接线不成功的原因主要是钳头尺寸过大和电流接线间距小。为了解决这两个主要问题，对相位表钳头构成及变电站现场保护屏后的电流接线情况进行分析。

要使夹在钳头中的电流准确的感应到电流表中，钳头内部需要使用较厚的硅钢片和绕组构成一个类似电流互感器的回路进行工作，这样的构造使得钳头尺寸宽大。保护屏后的端子排每个宽度只有5 mm大小，一般电流接线均使用4 mm的二次电缆芯线，这样相邻电流接线之间的距离就只有1 mm的距离。钳式电流表的最前端即最薄的地方也有7 mm，宽度远远大于电流线之间的距离，测量电流时，为了完全夹住电流线，需要将钳端‘塞'进电流线里面，这样做很容易造成电流接线头被扯出端子的连接，进而造成互感器开路，酿成重大事故，存在着一定的安全隐患。

钳型电流表是利用电磁感应的原理，将需要测量的导线钳进钳型电流表硅钢片叠成的铁心里边，这时钳住的那根导线就相当于电流互感器的一匝线圈，属于一次线圈，有电流通过时，就会在钳型电流表里面的二次线圈里感应出二次电流来，在钳型电流表度盘上就可以读出该次测量的导线电流。

钳头的二次线圈匝数是对应于通过钳头的导线电流的，当通过导线的电流很小时，二次线圈感应到的电流也很小，读数是会存在很大的误差，甚至无法读数。

3 解决方法

基于以上分析，研制了一种带有放大功能的电流相位测量仪，仪器电流放大单元可将电流放大10倍，以便检测更小的电流（20 mA）。仪器既可采用钳形电流互感器测量电流相位还可采用直接接线测量小电流的相位，测量准确方便。

4 应用

新型电流相位测量仪的工作原理如图1所示。

图1 新型电流相位测量仪工作原理图

由电压、电流采样回路将电压电流转换为可由中央处理器采集的弱信号，中央处理器通过A/D转换，将电压电流转换为数字信号，经过计算得到电压电流的有效值及相位等参量［3］。仪器采集小电流时可通过电流放大器将小电流放大后再采集。仪器可以以电压为基准测量多个电流的相位，也可以以电流为基准测量多个电压的相位。中央处理器将测得的各参量的相位关系绘制成向量图显示在液晶显示屏上。中央处理单元采用MSP430高性能单片机作为中控元件，可同时测量3个电压和3个电流或6个电流。

5 结语

对提高小负荷电流相位测量一次成功率的方法进行探讨，研制了新型电流相位测量仪，提高了小负荷电流相位测量一次成功率，缩短了测量负荷电流时的等待时间，有利于变电站的提早送电和及时发现二次回路的问题，消除变电站新投运线路的安全隐患，对保证电网稳定、经济运行有着重要的意义。