电力互感器规程宣贯0712

JJG10212007电力互感器宣贯材料第1页共37页国网武汉高压研究院王乐仁电子邮箱LEHRENTSINGHUAORGCNJJG10212007电力互感器宣贯材料一、编写电力互感器检定规程的必要性安装在电力系统中用于计量和测量的电流、电压互感器，包括电容式电压互感器，过去一直沿用SD1091983电能计量装置检验规程检验。这个规程原则上与JJG3131983测量用电流互感器和JJG3141983测量用电压互感器等效。而测量用互感器检定规程主要用于仪用互感器的实验室检定，对安装在现场的电流、电压互感器检定会遇到的特殊情况，例如环境条件，运行工况，高电压大电流的标准器和电源，检定周期等问题没有进行专门的考虑。随着电力行业体制改革的进行和深入，发电厂和电网，电网和供电公司，供电公司和高压用户之间的电量结算，都通过高压电能计量装置进行。根据中华人民共和国计量法，对关系到贸易结算的计量器具必须由计量技术部门进行强制检定。由于高压电流、电压互感器属于安装式设备，大多数情况下只能使用现场检定的方法，同时还要从技术上解决电力互感器在实际运行条件下计量准确度控制的问题。这就使得JJG313测量用电流互感器和JJG314测量用电压互感器两个规程不能满足电力互感器检定的需要，必须编写新的检定规程。国家高电压计量站在2001年向全国交流电量计量技术委员会提出了编写JJG200电力互感器的项目申请，2002年由国家质量技术监督局批准并把任务下达给国家高电压计量站，2003年在杭州举行的全国电磁计量技术委员会组织的审定会议上原则通过。2007年2月经国家质检总局批准并发布，2007年5月正式在全国施行。二、电力互感器检定规程的适用范围电力互感器在电力系统中起着电气测量，继电保护，载波通讯等作用，作为检定规程，面对的是计量器具，在这些功能中，只能选择起着电气测量作用的电力互感器作为检定对象。保护用电流、电压互感器只起监测作用，不属于计量器具。虽然它们的误差也有要求，但与计量和测量对准确度的要求有很大区别。保护用电流互感器在额定电流下允许误差可达1，复合误差可达5，保护用电压互感器在额定电压下允许误差可到1，运行电压下误差可达3。因此没有必要把它们纳入到计量检定规程中。但是检定规程的原理和方法仍可用于保护用电力互感器的误差测量。电力系统中的高压电流、电压互感器用于高压用户，电压为6KV750KV。低压用户主要使用额定电压380V和220V的电力互感器，通常称为低压互感器。低压互感器多安装在室内，体积小，重量轻，可以拆下检验。JJG313测量用电流互感器和JJG314测量用电压互感器两个规程对低压互感器仍然适用，事实上也一直按这两个规程进行周期检定。因此电力互感器检定规程对低于6KV的电力互感器，作了这样的处理如果它们不移离现场安装位置，则参照本规程检定。如果拆下检定，则可以按JJG313测量用电流互感器和JJG314测量用电压互感器两个规程检定。低压互感器一般工作电流不超过600A，计算表明返回母线对误差的影响不会超过005。低压电能的计量准确度要求不高，通常只有1级，对于05级的电流互感器其影响在允许范围内。两规程比较，测量用互感器规程的检定内容比较简单，对互感器的运行变差没有要求，也不考核其运行变差。因此按从简原则，作为仪用互感器检定比较合适。用于发电机出口的母线型电流互感器，额定电压有可能低于JJG10212007电力互感器宣贯材料第2页共37页国网武汉高压研究院王乐仁电子邮箱LEHRENTSINGHUAORGCN6KV，由于一次电流大，返回母线对这种电流互感器的影响不能忽略，有可能检定时合格但在现场使用时受环境磁场干扰产生比较大的附加误差，因此不宜作为低压互感器处理，应按电力互感器规程检定。事实上这种电流互感器是安装式的，只适宜现场检定。其它用途的低压互感器如果也存在运行工况影响大的情况，有关部门也可以根据电力互感器检定规程按电力互感器检定，因为规程并没有说低于6KV的互感器不适合拆下检定。规程在这一点是有弹性的。组合互感器是共用一个绝缘套管的电流、电压互感器组合装置，两台互感器在电气功能上彼此独立的，因此可以分别按电流和电压互感器检定。三相组合互感器也称为高压电力计量箱，通常是二台电流互感器和两台电压互感器共用一个箱体或树脂浇注模具，各台的功能仍然相对独立，可以分别地逐台检定。电力互感器检定规程适用于现场检定，也适用于高压电力互感器安装前的检定，不管这个检定在现场或是实验室进行。因为规程并没有对已安装和待安装加以限制。要注意到，电力互感器的出厂试验和型式试验与检定规程并不完全一致。特别在电压互感器的检定点和互感器绝缘试验项目上有较大区别，因此不能用检定代替出厂试验。电力互感器对应着按GB1207电压互感器、GB1208电流互感器、GB/T4703电容式电压互感器、GB17201组合互感器、JB/T10432三相组合互感器、JB/T10433三相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01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。因为检定规程是政府强制实施的，只有与社会生产与人民生活紧密相关的计量器具才会颁布检定规程，其它标准装置则通过技术监督手段管理。三、电力互感器在实际使用中的误差JJG313和JJG314两个检定规程对于互感器在使用中的允许误差没有具体规定。原因是这两个规程的原型是仪用互感器检定规程，仪用互感器的使用条件属于实验室条件，运行工况按仪器仪表要求，因此不规定运行变差也不会发生使用上失准的问题。但是电力互感器就不同了，电力系统中的互感器，很多安装在户外，环境温度、湿度、日照等气候条件都相当严酷。电力互感器电气运行条件也很复杂，例如当断路器开断短路电流时，电流互感器铁芯将出现剩磁，剩磁在正常运行电流下能长时间保持。互感器周边的电气设备和构架产生邻近效应影响互感器的误差。有的误差是可以控制的，如温度、湿度引起的误差。但有的是难以控制的，如电网频率的变化、开关的操作，安装在互感器附近的大电流母线等。1电流导体对电流互感器误差的影响电流导体可以在邻近的电流互感器和电压互感器铁芯上产生磁场。电力互感器准确度等级最高只有01级，大多数铁磁材料在运行磁密下（001T15T）的磁导率变化陡度并不是很大，磁密略有变化对误差不会产生实质性影响。因此只要外磁场对铁芯内磁场的扰动不明显，例如使铁芯磁路两侧磁通的变化只有10，互感器的误差可认为基本不变。但是如果外磁场使铁芯磁路两侧磁通差别超过30，则误差的变化就会明显。特别是如果一侧磁通增加到接近饱和磁密状态，误差就会失去控制，甚至使互感器绕组过热损坏。电流导体的影响有两种情况，一种是穿心母线偏离铁芯轴线，一种是返回导体与互感器铁芯过于靠近。1）偏心母线产生的不均匀磁场图1是一种母线型大电流互感器，一次电流导体一匝穿心，由于铁芯直径比较大，又没有紧固在线圈上的一次电流导体，实际穿过的电流导体容易偏离环形铁芯中心。偏心母线对铁JJG10212007电力互感器宣贯材料第3页共37页国网武汉高压研究院王乐仁电子邮箱LEHRENTSINGHUAORGCN芯磁场分布的影响可以用电流镜像法进行计算。计算偏心母线对大电流互感器误差的影响的数学模型如图2所示。实际的磁场是三维的，为了便于计算，把它近似作二维磁场分析，并取铁芯的内圆周半径为R，外圆周半径为R,一次导体与圆心相距D（D1500M500M500M按出厂试验电压的85进行2KV2KV说明66KV及以上电流互感器除外表18电压互感器绝缘试验项目及要求试验项目一次对二次绝缘电阻二次绕组之间绝缘电阻二次绕组对地绝缘电阻一次对二次及地工频耐压试验二次对地工频耐压试验二次绕组之间工频耐压试验要求1000M500M500M按出厂试验电压的85进行2KV2KV说明电容式电压互感器除外35KV及以上电压互感器除外表19电流互感器误差测量点IP/IN（）11）520100120上限负荷下限负荷注1）只对S级。表20电压互感器误差测量点JJG10212007电力互感器宣贯材料第35页共37页国网武汉高压研究院王乐仁电子邮箱LEHRENTSINGHUAORGCN十二、误差测量值的读取JJG313测量用电流互感器，JJG314测量用电压互感器中，没有提到数据读取的要求，只提到数据修约。修约的一般原则是误差数据按基本误差的1/10舍入。按照电力互感器检定规程对数据读取的规定，对准确度01级和02级的互感器，检验时读取的比值差保留到0001,相位差保留到001。准确度05级和1级的互感器，检验时读取的比值差保留到001,相位差保留到01。这是因为现在已经普遍使用数字显示测量结果的校验仪，其分辨力可以达到比值差0001,相位差001。以01级互感器为例，它的基本误差限值为01和5,如果检验时读取的比值差保留到0001,相位差保留到001，记录的数据通常可以保证有二位以上有效数字。虽然舍入误差的存在会影响互感器合格判断，但并没有实际意义，因为检定的不确定度（基本误差的1/3）远大于舍入误差（基本误差的1/20），最终只是表现为误差值落在修约点的概率。误差数据修约的本意是规范和简化检定结果的表达方式，但就工作量而言，多使用一位有效数字比进行数据修约处理要简单。也减少了出错的机会。十三、外推电压互感器的负荷特性曲线电磁式电压互感的误差主要由空载误差和负荷误差组成。在电压互感器一次电压不变的情况下，空载励磁电流也基本不变。在电压互感器的二次侧加上负荷后，产生了二次负荷电流，同时在一次侧感应产生一次负荷电流。两侧的负荷电流分别在一次和二次绕组上产生电阻压降和漏磁压降。产生负荷误差。由于负荷误差只和负荷电流和绕组内阻抗有关，而绕组内阻抗基本是线性的，可认为不随负荷电流改变。这样，负荷误差和负荷电流成正比，它们的关系可以用一次曲线表示。电压互感器的二次负荷一般用电压负荷箱提供。电压负荷箱通常只有两个功率因数08和1。负荷箱的容量一般最大到150VA。这样，当负荷箱不能提供需要的功率因数与功率容量时，电压互感器的误差就不能直接测得。目前国内普遍使用的电压负荷箱，功率因数通常为08，使用上更受到限制。，如果用中性点接地的三相电压互感器按三线两元件法测量电能，在测量三相电压互感器实际二次负荷下的误差时。就需要置非标准功率因数的二次负荷。配置这样的负荷箱，会增加设备的开支和操作人员的工作量，很不经济。用计算法和图算法可以容易地用标准二次负荷误差推算出其它负荷下的误差。数十年来大多数工业国家都认可这种方法。我国电力部门编写UP/UN（）801001101）1152）上限负荷下限负荷注1）适用于330KV和500KV电压互感器；注2）适用于220KV及以下电压互感器。图30电压互感器二次负荷误差计算图JJG10212007电力互感器宣贯材料第36页共37页国网武汉高压研究院王乐仁电子邮箱LEHRENTSINGHUAORGCN的现场电压互感器检验导则中也介绍过这种方法。鉴于电压互感器负荷误差曲线外推的方法是成熟的，把它正式写入规程也是顺应历史潮流的作法，技术上也不存在障碍。规程要求实际负荷不大于误差检验时所带负荷的二倍，主要是考虑计算时的不确定度。由于误差测量仪器和负荷箱是有误差的，乘上负荷倍数后，误差中的系统不确定度分量也被放大了。因此选用尽量接近实际的二次负荷，有利于减小外推过程中引入的不确定度。必须指出，外推电容式电压互感器负荷误差曲线时，一定要注意到负荷误差的方向不能改变。因为电容式电压互感器的中压线路可能是电容性的，接入电感性负荷可能产生阻抗补偿作用使误差减小。如果发生这种情况就不能用图28的方法外推。十四、运行变差项的控制电力互感器属于工作用计量器具，不作为量值传递使用。因此它的误差只要能够满足计量准确度要求就应当允许使用。有的电力互感器在设计时把运行变差作为基本误差的一部分进行分配，适当压缩互感器在参比条件下的误差，这也是一种合理的工业设计方法，应当支持。因此规程采用了“不宜”的写法，并在检定规程的检定证书部分对这种情况采用了相应的处理办法，即如果一项或多项运行变差超差，但实际误差绝对值加上各附加误差绝对值没有超过基本误差限值，也认为互感器误差合格。十五、现场检定不合格时的复检电力互感器安装在现场，在现场条件下检定会发生参考条件不能满足的问题。由于互感器有不同结构，在影响互感器误差的多个因素中，有的正向相关，有的反向相关。不等于说只要偏离参考条件，互感器就一定超差。我们要注意这个现实，互感器在设计上必须留出误差裕度，才能确保在检定时不超差。这个裕度的大小就是检定不确定度，通常等于被检互感器基本误差限值的1/3。在多年的现场检定工作中发现电流互感器现场检定合格率高于90，余下的10主要是剩磁引起超差。在退磁后一般都合格。因此按本规程检定，也不会发生大面积超差的问题。不过规程要求运行变差每一项都不大于基本误差的1/3，也就是说，剩磁引起的误差在规程中是有限制的，这一点与JJG313测量用电流互感器是不同的。对这一条规定，可以有两种处理方法。一种是现场检定电流互感器，发现误差超过基本误差的15倍，直接判定超差。其依据是规程中第44条对运行变差的规定，多项作用后，最大可能引起相当于基本误差限值1/2的运行变差。另一种是现场检定电流互感器，发现超差了，先不作结论，通过退磁和改善环境条件复检来决定是否超差。第一种处理适用于按本规程技术条件生产的电力互感器，在检定规程颁布后，要向制造厂进行宣贯，强制执行。第二种处理方法适用于原有产品。但不等于说老产品都不满足规程要求。前面说过，大多数老产品在现场条件下仍符合误差要求。对不符合本规程的使用中的互感器，应在有控制的条件下使用，例如一些电容式电压互感器，降低其额定二次负荷范围，就可以留出裕度分配给运行变差。另一个问题是，现场检定结果不大于基本误差的15倍，但超过基本误差。考虑到不满足参考条件后引入的运行变差比较大，而且大小和方向可以估算，若扣除环境条件影响，被检互感器的基本误差可能合格。但