劉 罡，姜春陽(yáng)，房 琛

（1.國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006；2.中國(guó)電力科學(xué)研究院，湖北 武漢 430074；3.大連電力建筑工程公司，遼寧 大連 116021）

0 引言

抗直流偏磁（anti-DC Bias，DBI）電流互感器為一種新型抗直流電流互感器。和傳統(tǒng)電流互感器相比，DBI 電流互感器具有可靠性高、鐵芯不易飽和、波形不易畸變等優(yōu)點(diǎn)，大大增強(qiáng)了電能計(jì)量的準(zhǔn)確性［1］。依據(jù)國(guó)家電網(wǎng)有限公司營(yíng)銷部營(yíng)銷計(jì)量［2019］2 號(hào)《關(guān)于2019 年?duì)I銷計(jì)量工作要點(diǎn)》的規(guī)定，各網(wǎng)省公司應(yīng)加強(qiáng)計(jì)量檢測(cè)能力建設(shè)，建立DBI 電流互感器全性能及全檢驗(yàn)收能力。

在調(diào)研基礎(chǔ)上，配置一套新型DBI 電流互感器校驗(yàn)裝置，并將該裝置分解為標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、互感器校驗(yàn)儀和互感器負(fù)荷箱3 部分，對(duì)各部分的配置和溯源進(jìn)行分析，并對(duì)裝置整體進(jìn)行了應(yīng)用和驗(yàn)證試驗(yàn)。

1 校驗(yàn)裝置的配置

依據(jù)JJG 313—2010《測(cè)量用電流互感器檢定規(guī)程》要求，電流互感器校驗(yàn)裝置需配置標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、電流互感器校驗(yàn)儀和電流互感器負(fù)荷箱。裝置配置如表1 所示。

由于被校驗(yàn)裝置檢定的電流互感器準(zhǔn)確度等級(jí)通常為0.2 級(jí)或0.1 級(jí)，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器須比被檢電流互感器至少高兩個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)，故標(biāo)準(zhǔn)電流互感器準(zhǔn)確度等級(jí)定為0.02 級(jí)較為合適。另外，近年來被檢電流互感器普遍要求在1%額定電流下給出誤差值，要求標(biāo)準(zhǔn)電流互感器在1%額定電流下仍然具有0.02 級(jí)等級(jí)，故選擇寬量程s 級(jí)電流互感器，最終標(biāo)準(zhǔn)電流互感器等級(jí)定為0.02 s 級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)電流互感器功率因數(shù)的選擇既要考慮現(xiàn)場(chǎng)變電站或發(fā)電機(jī)出口用0.8 功率因數(shù)的電力電流互感器，又要考慮計(jì)量箱中和電能表配合使用的1.0 功率因數(shù)計(jì)量用電流互感器，故標(biāo)準(zhǔn)電流互感器功率因數(shù)選擇為0.8和1.0。標(biāo)準(zhǔn)電流互感器一次電流測(cè)量范圍按照常用被檢電力電流互感器最大電流5 000 A 和被檢計(jì)量用電流互感器最小電流0.1 A 配置。二次電流測(cè)量范圍按照常用被檢電流互感器二次電流5 A 和1 A 配置。綜上，電流互感器選用HL-16A 型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器。

電流互感器校驗(yàn)儀為接在標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和被檢電流互感器之間的測(cè)量?jī)x器，其作用為顯示兩者之間的誤差，故校驗(yàn)儀本身準(zhǔn)確度等級(jí)無(wú)須過高，考慮成本因素定為2 級(jí)。功率因素和額定電流同標(biāo)準(zhǔn)電流互感器保持一致。綜上，校驗(yàn)儀選用HEC-H 型電子式電流互感器校驗(yàn)儀。

互感器負(fù)荷箱為串聯(lián)接在被檢電流互感器二次的測(cè)量設(shè)備。規(guī)程［2］要求需要對(duì)額定負(fù)荷和下限負(fù)荷分別進(jìn)行測(cè)量。5 A 計(jì)量用電流互感器額定負(fù)荷為5 VA，下限負(fù)荷為2.5 VA，常見5 A 電力電流互感器最大額定負(fù)荷為80 VA，故5 A 二次負(fù)荷測(cè)量范圍為2.5～80 VA。1 A 計(jì)量用電流互感器額定負(fù)荷為0.2 VA，下限負(fù)荷為0.1 VA，常見1 A 電力電流互感器最大額定負(fù)荷為3.2 VA，故1 A 二次負(fù)荷測(cè)量范圍為0.1～3.2 VA。綜上，負(fù)荷箱選用FY98-5HI 型全自動(dòng)程控電流互感器負(fù)荷箱。

表1 校驗(yàn)裝置配置

2 校驗(yàn)裝置的溯源

為保證校驗(yàn)裝置整體誤差滿足要求，對(duì)影響誤差的主要設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、電流互感器校驗(yàn)儀和電流互感器負(fù)荷箱送至某省級(jí)計(jì)量中心進(jìn)行溯源。

2.1 標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的溯源

檢定0.02 s 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)電流互感器的標(biāo)準(zhǔn)器須比其高至少2 個(gè)準(zhǔn)確度等級(jí)，某省級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)BL2572H型和BL2112H 型雙級(jí)電流互感器準(zhǔn)確度等級(jí)為0.002 s 級(jí)，滿足檢定條件。BL2572H 型一次電流測(cè)量范圍為5～5 000 A，BL2112H 型一次電流測(cè)量范圍為0.1～120 A，兩者整體測(cè)量范圍恰好滿足HL-16A 標(biāo)準(zhǔn)電流互感器要求［3］。以BL2572H 型和BL2112H 型雙級(jí)電流互感器為標(biāo)準(zhǔn)器，對(duì)HL-16A 標(biāo)準(zhǔn)電流互感器所有變比進(jìn)行檢定，100%額定電流下典型變比額定負(fù)荷和下限負(fù)荷比值誤差和相位誤差值如表2所示。依據(jù)JJG 313—2010《測(cè)量用電流互感器檢定規(guī)程》 要求，0.02 s 級(jí)電流互感器比值誤差應(yīng)小于0.02%，相位誤差應(yīng)小于0.6′，表2 所有變比誤差值均滿足要求，HL-16A 型標(biāo)準(zhǔn)電流互感器合格。

表2 典型變比誤差值

2.2 電流互感器校驗(yàn)儀的溯源

2 級(jí)互感器校驗(yàn)儀采用省級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)0.2 級(jí)HESH 型互感器校驗(yàn)儀及負(fù)荷箱檢定裝置檢定。依據(jù)JJG 169—2010《互感器校驗(yàn)儀檢定規(guī)程》要求，對(duì)極性指示器、絕緣電阻、儀器分辨力、誤差測(cè)量等項(xiàng)目進(jìn)行逐一檢驗(yàn)［4］，所有項(xiàng)目均滿足要求。HEC-H 型校驗(yàn)儀檢定結(jié)果合格。

2.3 電流互感器負(fù)荷箱的溯源

3 級(jí)互感器負(fù)荷箱同樣采用省級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)0.2級(jí)HESH 型互感器校驗(yàn)儀及負(fù)荷箱檢定裝置校準(zhǔn)。依據(jù)JJF 1264—2010 《互感器負(fù)荷箱校準(zhǔn)規(guī)范》要求，計(jì)算得出校準(zhǔn)結(jié)果不確定度U95=8.2×10-3，按照U95小于最大允許誤差的1／3 即8.2×10-3＜（1／3）×3%進(jìn)行校準(zhǔn)結(jié)果評(píng)審［5］，滿足3 級(jí)負(fù)荷箱使用要求。

3 校驗(yàn)裝置的應(yīng)用

利用校驗(yàn)裝置對(duì)一0.2 級(jí)DBI 電流互感器進(jìn)行檢定。接線如圖1 所示，標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和DBI 電流互感器一次側(cè)極性端相連，一次側(cè)非極性端接升流器輸出端。標(biāo)準(zhǔn)電流互感器和DBI 電流互感器二次側(cè)極性端分別與校驗(yàn)儀的對(duì)應(yīng)端子相連。DBI 電流互感器額定負(fù)荷為5 VA，下限負(fù)荷為2.5 VA，功率因數(shù)為1.0，變比為100 A／5 A。將互感器校驗(yàn)儀額定電流設(shè)置為5 A，互感器負(fù)荷箱二次負(fù)荷分別設(shè)置為5 VA 和2.5 VA，在100%額定電流條件下對(duì)該DBI 電流互感器進(jìn)行檢定，得到比值誤差值和相位誤差值如表3 所示。依據(jù)JJG 313—2010《測(cè)量用電流互感器》 要求，0.2 級(jí)電流互感器比值誤差應(yīng)小于0.2%，相位誤差應(yīng)小于10′，表3 變比誤差值滿足要求，被檢DBI 電流互感器合格，本裝置應(yīng)用良好。

圖1 DBI 電流互感器檢定接線

表3 DBI 電流互感器100%額定電流下誤差值

4 試驗(yàn)分析

為驗(yàn)證該DBI 電流互感器檢定數(shù)據(jù)的可靠性，采用省級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)BL2572H 型雙級(jí)電流互感器對(duì)DBI 電流互感器檢定，將兩者數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，采用歸一化偏差方式進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證［6］。檢定線路與圖1 相同，將標(biāo)準(zhǔn)電流互感器改為BL2572H 型雙級(jí)電流互感器。在100%額定電流下得到省級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)檢定誤差值如表4 所示，依據(jù)JJG 313—2010《測(cè)量用電流互感器檢定規(guī)程》 要求，0.2 級(jí)電流互感器比值誤差應(yīng)小于0.2%，相位誤差應(yīng)小于10′，表4 中所有誤差均滿足要求，省級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)檢定該DBI 電流互感器合格。

表4 100 A／5 A 最高標(biāo)準(zhǔn)檢定誤差值

對(duì)表3 和表4 數(shù)據(jù)按照歸一化偏差En值進(jìn)行驗(yàn)證，比對(duì)結(jié)果En值計(jì)算模型為

式中：Yj為本校驗(yàn)裝置檢定結(jié)果，在5 VA 條件下，比值誤差Yj比=-0.06%，相位誤差Yj相=3′，在2.5 VA 條件下，比值誤差Yj比=-0.04%，相位誤差Yj相=2′；Yr為最高標(biāo)準(zhǔn)檢定結(jié)果，在5 VA 條件下，比值誤差Yr比=-0.04%，相位誤差Yr相=2′，在2.5 VA 條件下，比值誤差Yr比=-0.04%，相位誤差Yr相=1′；k 為包含因子，此處取k=2；u 為Yj-Yr的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。

式中：uj為本校驗(yàn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。經(jīng)不確定度評(píng)定計(jì)算，取5 VA 和2.5 VA 條件下最大值，得到uj比=-0.015%，uj相=0.5′；ur為最高標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。經(jīng)不確定度評(píng)定計(jì)算，取5 VA 和2.5 VA 條件下最大值，得到ur比=-0.01%，ur相=0.4′。

當(dāng)|En|≤1 時(shí)，比對(duì)結(jié)果在合理預(yù)期范圍內(nèi)，可以接受，DBI 電流互感器檢定數(shù)據(jù)可靠。反之，DBI 電流互感器檢定數(shù)據(jù)不可靠。經(jīng)計(jì)算，得到不同負(fù)荷條件下En值如表5 所示，由表5 可得，所有數(shù)據(jù)均滿足|En|≤1，DBI 電流互感器檢定數(shù)據(jù)可靠。

表5 100 A／5 A 比值誤差和相位誤差歸一化偏差值

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)DBI 電流互感器校驗(yàn)裝置進(jìn)行分析，將校驗(yàn)裝置中的標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、互感器校驗(yàn)儀、互感器負(fù)荷箱3 部分參數(shù)配置和溯源方法逐一進(jìn)行研究，證明裝置本身計(jì)量特性合格。將校驗(yàn)裝置實(shí)際應(yīng)用于DBI 電流互感器檢定中，并采用某省級(jí)最高標(biāo)準(zhǔn)再次檢定同一DBI 電流互感器，采用歸一化偏差方式分析兩組檢定數(shù)據(jù)，證明DBI 電流互感器檢定數(shù)據(jù)可靠。本次研究為新型DBI 互感器校驗(yàn)裝置的配置和應(yīng)用積累寶貴經(jīng)驗(yàn)，為今后開展DBI 互感器全性能檢測(cè)及全檢驗(yàn)收工作奠定了良好基礎(chǔ)。