互感器校验仪差值回路负荷对误差的影响

韩海安， 赵 园， 薛建立

(国网山西省计量中心， 山西 太原 030032)

0 引言

检定互感器时，差值回路附加负荷给标准器和被检互感器都带来了测量误差[1]。差值回路由于采取的环节不同，其负荷也不同，对标准器和被检互感器带来的误差影响也不同。鉴于此，JJG169—2010《互感器校验仪检定规程》对校验仪工作回路和差值回路负荷容量做出了规定：校验仪工作电压(或电流)回路的功率因数应为0.8～1，额定容量不得超过5 VA。在额定工作电压(或电流)下，差压回路的电流不得超过1 mA；差流回路的压降不得超过50 mV[2]。因此分析研究互感器校验仪回路负荷是否符合规程规定、其负荷影响是否匹配所使用的标准器是非常必要的。

1 校验仪差值回路负荷分析

1.1 电子式互感器校验仪原理

电子式互感器校验仪广泛应用于互感器的测试，各种规格型号的校验仪其原理线路基本相同[3]，如图1所示。

图1 电子式互感器校验仪原理线路图

1.2 校验仪差流回路附加负荷分析

(1)

(2)

Tx的二次压降为：

(3)

这时T0和Tx的二次负荷阻抗相应为：

(4)

(5)

(6)

其中：fi为电流互感器的比值差，%；δi为相位差，(′)。

所以对于T0和Tx，其附加负荷等值阻抗Zd为：

(7)

(8)

图2 校验仪检定电流互感器原理线路图

当被检电流互感器准确级为0.1级以下时，校验仪差流回路电阻一般小于0.5 Ω；准确级为0.05级以上时，校验仪差流回路电阻一般为5 Ω。按式(8)计算电流互感器在不同准确级下的误差限值和不同差流回路电阻下附加负荷等值阻抗，如表1所示。

表1 校验仪差流回路附加负荷等值阻抗

1.3 校验仪差压回路附加负荷分析

在检定电压互感器时，差压回路(即小电压回路)给标准和被检电压互感器都带来附加负荷，这是因为差压回路的小电流成为标准和被检电压互感器二次负荷的一部分，校验仪检定电压互感器原理线路如图3所示。

(9)

(10)

Px的二次电流为:

(11)

这时P0和Px的二次负荷导纳相应为：

(12)

(13)

(14)

其中：fu为电压互感器的比值差，%；δu为相位值，(′)。

将式(14)代入式(12)和式(13)得P0和Px的二次负荷导纳为：

(15)

(16)

所以对于P0和Px，其附加负荷等值导纳Yd为:

(17)

相应地校验仪差压回路导纳gd产生的最大附加负荷等值导纳Ymd等于gd与被检电压互感器误差限值的乘积：

(18)

图3 校验仪检定电压互感器原理线路图

校验仪差压回路取样电阻取30 kΩ，对于准确级为0.5～0.01级电压互感器，差压回路导纳产生的附加负荷等值导纳如表2所示。

表2 校验仪差压回路附加负荷等值导纳

2 校验仪差值回路附加负荷对互感器误差的影响

2.1 差流回路附加负荷对电流互感器误差的影响

一般无补偿的电流互感器误差公式为：

(19)

其中:Z2为电流互感器二次负荷阻抗，对于T0和Tx其二次负荷阻抗Z2相应为Z20和Z2x；Z为电流互感器二次绕组内阻抗；Yni为电流互感器二次励磁导纳。

(20)

(21)

(22)

相应的最大测量误差为：

(23)

JJG313—2010《测量用电流互感器》规定校验仪差流回路的附加二次负荷引起的测量误差即附加误差不大于被检电流互感器误差限值的1/20[4]，即要满足fmdi/fmi≤1/20、δmdi/δmi≤1/20，则：

(Ymx+Ym0)Rd≤1/20.

(24)

对于选定的标准电流互感器T0和被检电流互感器Tx，其二次励磁导纳基本确定，则Rd越小越容易满足规程要求。

2.2 差压回路附加负荷对电压互感器误差的影响

一般无补偿的电压互感器误差公式为：

(25)

(26)

(27)

(28)

相应的最大测量误差为：

(29)

JJG314—2010《测量用电压互感器》规定校验仪差压回路的附加二次负荷引起的测量误差即附加误差不大于被检电压互感器误差限值的1/20[8]，即要满足fmdu/fmu≤1/20、δmdu/δmu≤1/20,则:

(30)

对于选定的标准电压互感器P0和被检电压互感器Px，其折算至二次的一次、二次绕组阻抗和基本确定，则gd越小越容易满足规程要求。

3 结束语

互感器校验仪在检定互感器时会给标准器和被检互感器带来数量相同、符号相反的附加负荷和附加误差，从而带来测量误差。测量误差必须满足JJG313—2010和JJG314—2010规程的要求，对于广泛使用的电子式校验仪其差值回路的附加负荷基本满足校验仪的规程要求，其附加误差通常可忽略。而对于双级标准，由于其误差公式不同于一般互感器的误差算法，需实测其附加误差，以满足JJG313—2010和JJG314—2010的要求，即校验仪差值回路的附加二次负荷引起的测量误差即附加误差不大于被检互感器误差限值的1/20。