王育苗，劉富平

（陜西航空電氣有限責任公司，陜西興平 713107）

1 問題

陜西航空電氣有限責任公司生產(chǎn)的航空電源交流電流互感器有多種型號，其原邊電流測試范圍（29～720）A，在多年的驗收及定期試驗中，有3種電流互感器多次出現(xiàn)參數(shù)超標（不合格）現(xiàn)象，雖經(jīng)設計人員對產(chǎn)品多次改進（更改精度范圍或提高繞制精度），仍然存在參數(shù)超標現(xiàn)象，嚴重影響產(chǎn)品交付及定期試驗的正常進行。為了解決該問題，找出真正原因所在，曾先后多次派人攜帶產(chǎn)品到北京304所（權(quán)威單位）進行測試，結(jié)果是產(chǎn)品滿足技術(shù)要求并未超標，說明產(chǎn)品是合格的，我們的測試方法可能存在著某些缺陷和不足。

2 原因分析

2.1 原測試方法

原測試方法原理線路見圖1，拖動設備拖動三相交流發(fā)電機旋轉(zhuǎn)，由控制器調(diào)節(jié)控制三相交流發(fā)電機，使其產(chǎn)生三相交流電，三相交流電加到負載上，通過調(diào)節(jié)負載在主回路中形成三相交流電流，該電流通過標準電流互感器（L1，L2，L3）和被測電流互感器，標準電流互感器次級與電流表A1，A2，A3連接，通過電流表A1，A2，A3監(jiān)測主回路電流，以確保主回路電流符合試驗要求，再利用A4，A5，A6電流表檢測被測電流互感器次級輸出電流（被試產(chǎn)品的A相、B相、C相輸出電流），輸出電流與要求值比較，確定被試產(chǎn)品是否滿足設計要求。

由于我單位生產(chǎn)的交流發(fā)電機輸出額定功率基本在60 kW以下（即額定輸出電流＜174 A），因此≥174 A的電流互感器試驗時，將主回路導線在被試電流互感器的原邊多匝穿繞，以保證被試電流互感器輸入電流要求。

2.2 原測試方法主要缺陷

（1）由于拖動設備轉(zhuǎn)速的變化，發(fā)電機輸出電壓存在一定的波動；

圖1 原電流互感器測試原理

（2）三相負載不可能完全平衡，因此三相負載電流不可能完全一致；

（3）每個標準互感器都存在誤差，因此3個標準互感器測試負載電流不可能做到測試完全一致；

（4）輸入電流較大的被測電流互感器需要多匝穿繞；

（5）發(fā)電機運行需要相應的拖動設備和輔助設備；

（6）試驗需要負載箱來保證被測電流互感器的輸入電流；

（7）試驗準備工作量大，所需人員較多。

2.3 原測試方法影響交流互感器測試精度的因素

通過對原測試線路原理和缺陷的分析，認為影響產(chǎn)品測試精度的主要因素有2點。

（1）試驗時原邊電流的不平衡或波動。試驗中原邊電流選用的是發(fā)電機帶模擬負載提供，由于發(fā)電機輸出電壓的波動、負載的發(fā)熱等均能引起電流波動，導致測試的不準確性。

（2）標準電流互感器間的精度誤差。試驗時三相（A，B，C）電流檢測選擇3個獨立的標準電流互感器，電流互感器之間的精度誤差造成測試結(jié)果誤差而引起超標。

3 改進

3.1 改進方案

由于電流互感器的規(guī)格不同，測試電流范圍廣（20～720）A，為了規(guī)范測試方法，減少人為因素造成的測試誤差，解決電流互感器測試中存在的普遍問題，同時又減小試驗準備工作量，確定電流互感器的改進測試方案：由專用單相電流源提供單相電流，該電流為被測電流互感器的每相同時提供輸入電流；根據(jù)輸入電流的大小，通過量程轉(zhuǎn)換單元切換，用電流表A1監(jiān)測標準電流互感器的輸出電流，以實現(xiàn)對輸入電流的監(jiān)測.通過測量轉(zhuǎn)換單元選擇相位用電流表A2實現(xiàn)對被測電流互感器每相輸出電流的檢測；另外，為了縮短試驗準備時間，將單相電流源、標準電流互感器、量程轉(zhuǎn)換單元、測量轉(zhuǎn)換單元及電流表集成在一個測試試驗臺中，改進方案見圖2。

圖2 電流互感器測試改進方案

（1）電流源要求。為了解決電流互感器原邊電流波動問題，首先排除用發(fā)電機作為電壓信號源的方案，而選用高品質(zhì)的中頻電源作為信號源，選用自耦調(diào)壓器和升流器與中頻電源配套構(gòu)成電流連續(xù)可調(diào)的電流源。其輸出電流范圍可達（0～800）A，涵蓋目前所有交流電流互感器的電流測試范圍。

（2）標準電流互感器要求。為消除標準電流互感器的精度誤差造成的測試誤差，測試臺選擇單相標準電流互感器，即各相電流的測試選用同一臺標準電流互感器，避免了標準電流互感器引起的測試誤差。標準電流互感器的總測試誤差＜±0.5%。

（3）測試試驗臺要求。測試試驗臺主要作用是對標準電流互感器的信號和被試電流互感器的各相檢測信號進行轉(zhuǎn)換和測試。

3.2 改進線路工作原理

由圖2可知，400 Hz中頻電源的輸出電壓信號經(jīng)自耦調(diào)壓器傳輸給升流器，由升流器提供電流信號，再經(jīng)標準電流互感器及被試電流互感器返回構(gòu)成一閉合回路。一般情況下，中頻電源的輸出電壓調(diào)至120 V，由于升流器的變比是一定的，所以電流調(diào)節(jié)由自耦調(diào)壓器來完成。試驗時根據(jù)被試產(chǎn)品對原邊電流的要求，調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器的輸出電壓即可實現(xiàn)；由于自耦調(diào)壓器的調(diào)壓范圍寬廣且為連續(xù)調(diào)節(jié)，所以在功率允許的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)任意電流值調(diào)節(jié)，滿足產(chǎn)品測試需求。

為最大限度的減小電流波動，克服由于負載發(fā)熱引起阻值變化造成的電流波動，方案中對升流器后的負載，采用銅匯流條短接方式，即升流器的輸出用匯流條直接短接，并盡可能縮短匯流條的長度，以降低負載減少發(fā)熱，同時節(jié)約能源。

為減少被試產(chǎn)品各相的原邊電流差，測試試驗臺中采用同一電流同時穿過被試產(chǎn)品三相繞組，既提高了測試精度又提高了測試效率。

在參數(shù)測試上，被試產(chǎn)品的各項技術(shù)參數(shù)測試通過測試試驗臺中的轉(zhuǎn)換單元切換，用同一塊測試儀表進行測試，消除了測試儀表不同帶來的測試誤差。

3.3 改進中關(guān)鍵器件、設備的選擇

（1）中頻電源。作為被試產(chǎn)品試驗用的信號源，按要求（涵蓋所有電流互感器測試電流范圍（20～720）A選擇電源功率6 kW，為消除電源波形畸變對測試造成的影響，選擇波形畸變＜1.5%的中頻電源，輸出電壓（90～140）V，頻率（380～420）Hz。

（2）單相自耦調(diào)壓器。為電流信號源的調(diào)節(jié)部件，首先要求調(diào)節(jié)滑動觸點應光滑無間斷、接觸良好，在調(diào)解過程中平滑無突跳；另外，其功率應≥6 kW ，輸出電壓調(diào)節(jié)范圍當輸入120 V 時，輸出（0～140）V。

（3）升流器。要求比較特殊，需要提供大電流。功率為6 kW，變比選擇20∶1，當原邊電壓為120 V，副邊對應輸出電壓為6 V；按功率6 kW計算，原邊電流額定時為50 A，對應副邊電流1000 A；能夠滿足750 A的電流測試要求。由于該升流器比較特殊，市場上沒有貨架產(chǎn)品，因此委托相關(guān)單位專門定制。

（4）標準電流互感器。標準電流互感器是該測試系統(tǒng)中最關(guān)鍵的部件，其精度性能直接影響測試結(jié)果。該器件的選擇尤為重要。經(jīng)過調(diào)研對比，北京萊姆電子有限公司生產(chǎn)的LT-S/T型電流傳感器可滿足測試要求。該傳感器測試總精度≤±0.5% 。根據(jù)被試電流互感器的電流規(guī)格：29 A，58 A，116 A，174 A、333 A，464 A，720 A共選擇4種規(guī)格的電流傳感器：29 A，58 A選（0～100）A 傳感器。116 A，174 A選（0～200）A傳感器。333A，464 A選（0～500）A傳感器。720 A選1000 A傳感器。

（5）配套測試儀表。測試儀表是該測試系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，若儀表選擇不當，必然帶來測量誤差，影響測試結(jié)果。對標準電流互感器，根據(jù)其輸出信號要求，選擇配套的測試儀表（上述電流傳感器的輸出均為毫安信號（0～200）mA）或選用高精度數(shù)字式毫安表。被測電流互感器，同樣選用高精度數(shù)字式毫安表。

4 改進效果

經(jīng)過試驗方法的改進，提高了電流互感器的測試精度；不需要拖動設備和負荷箱等設備，減少了準備時間，提高了測試效率、節(jié)約了能源。由于該試驗方法通用性強適應面廣，對輸入電流≤750 A的所有交流電流互感器均能夠快速、方便、準確地進行精確測試。

［1］劉叔華.變壓器與電流互感器電路計算與相量變換［M］.北京：水利電力出版社，1978.