變頻互感器伏安特性測試儀

*章  裝置特點(diǎn)與參數(shù)

     LYFA-5000互感器綜合測試儀 是在傳統(tǒng)基于調(diào)壓器、升壓器、升流器的互感器伏安特性變比極性綜合測試儀基礎(chǔ)上，廣泛聽取用戶意見、經(jīng)過大量的市場調(diào)研、深入進(jìn)行理論研究之后研發(fā)的新一代革新型CT、PT測試儀器。裝置采用高性能DSP和FPGA、*制造工藝，保證了產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠、功能完備、自動(dòng)化程度高、測試效率高、在國內(nèi)處于水平，是電力行業(yè)用于互感器的專業(yè)測試儀器。

變頻互感器伏安特性測試儀

1.1 主要技術(shù)特點(diǎn)

1. 功能全面，既滿足各類CT（如：保護(hù)類、計(jì)量類、TP類）的勵(lì)磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負(fù)荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵(lì)磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差等測試。
2. 現(xiàn)場檢定電流互感器無需標(biāo)準(zhǔn)電流互感器、升流器、負(fù)載箱、調(diào)壓控制箱以及大電流導(dǎo)線，使用極為簡單的測試接線和操作實(shí)現(xiàn)電流互感器的檢定，的降低了工作強(qiáng)度和提高了工作效率，方便現(xiàn)場開展互感器現(xiàn)場檢定工作。
3. 可測量變比差與角差，比差大允許誤差±0.05%，角差大允許誤差±2min，能夠進(jìn)行0.2S級電流互感器的測量，變比測量范圍為1~40000。
4. 基于*變頻法測試CT/PT伏安特性曲線和10%誤差曲線,輸出大僅180V的交流電壓和12Arms(36A峰值)的交流電流，卻能應(yīng)對拐點(diǎn)高達(dá)60KV的CT測試。
5. 自動(dòng)給出拐點(diǎn)電壓/電流、10%(5%)誤差曲線、準(zhǔn)確限值系數(shù)（ALF）、儀表保安系數(shù)（FS）、二次時(shí)間常數(shù)(Ts)、剩磁系數(shù)(Kr)、飽和及不飽和電感等CT、PT參數(shù)。
6. 測試滿足GB1208（IEC60044-1）、GB16847(IEC60044-6) 、GB1207等各類互感器標(biāo)準(zhǔn)，并依照互感器類型和級別自動(dòng)選擇何種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。
7. 測試簡單方便，一鍵完成CT直阻、勵(lì)磁、變比和極性測試，而且除了負(fù)荷測試外，CT其他各項(xiàng)測試都是采用同一種接線方式。
8. 全中文動(dòng)態(tài)圖形界面，無需參考說明書即可完成接線、設(shè)置參數(shù)：動(dòng)態(tài)顯示參數(shù)設(shè)置，根據(jù)當(dāng)前所選的試驗(yàn)項(xiàng)目自動(dòng)顯示其相關(guān)參數(shù)；動(dòng)態(tài)顯示幫助接線圖，根據(jù)當(dāng)前所選試驗(yàn)項(xiàng)目，顯示對應(yīng)的接線圖。
9. 5.7寸圖形透反式LCD，陽光下清晰可視。
10. 采用旋轉(zhuǎn)光電鼠標(biāo)操作，操作簡單，快捷方便，極易掌握。
11. 面板自帶打印機(jī)，可自動(dòng)打印生成的試驗(yàn)報(bào)告。
12. 測試結(jié)果可用U盤導(dǎo)出，程序可用U盤升級，方便快捷。
13. 裝置可存儲1000組測試數(shù)據(jù)，掉電不丟失。
14. 配有后臺分析軟件，方便測試報(bào)告的保存、轉(zhuǎn)換、分析，可以用于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比、判斷與評估。
15. 易于攜帶，裝置重量<9Kg。

變頻互感器伏安特性測試儀1.2 裝置面板說明

裝置面板結(jié)構(gòu)如右圖接線端子從左向右：

·紅黑S1、S2端子：試驗(yàn)電源輸出

·紅黑S1、S2端子：輸出電壓回測

·紅黑P1、P2端子：感應(yīng)電壓測量端子

·液晶顯示屏：中文顯示界面

·微型打印機(jī)：打印測試數(shù)據(jù)、曲線

·旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)：輸入數(shù)值和操作命令

1.3 主要技術(shù)參數(shù)

第二章  用戶接口和操作方法

2.1 電流互感器試驗(yàn)

在參數(shù)界面，用 旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)切換光標(biāo)到類型欄，選擇互感器類型為CT。

2.1.1 試驗(yàn)接線

試驗(yàn)接線步驟如下：

*步：根據(jù)表2.1描述的CT試驗(yàn)項(xiàng)目說明，依照圖2.1或圖2.2進(jìn)行接線（對于各種結(jié)構(gòu)的CT，可參考附錄D描述的實(shí)際接線方式）。

表2.1  CT試驗(yàn)項(xiàng)目說明

圖2.1  CT直阻、勵(lì)磁、變比試驗(yàn)接線方式           圖2.2  CT二次負(fù)荷試驗(yàn)接線方式

第二步：同一CT其他繞組開路，CT的一次側(cè)一端要接地，設(shè)備也要接地。

第三步：接通電源，準(zhǔn)備參數(shù)設(shè)置。

2.1.2 參數(shù)設(shè)置

試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置界面如圖2.3。

       參數(shù)設(shè)置步驟如下：

用 旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo) 切換光標(biāo)，選擇要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目，當(dāng)光標(biāo)停留在某個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，屏幕顯示與該試驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的參數(shù)設(shè)置；當(dāng)光標(biāo)離開試驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，屏幕顯示所選試驗(yàn)項(xiàng)目所對應(yīng)的接線圖。

可設(shè)置的參數(shù)如下：

（1）編號：輸入本次試驗(yàn)的編號，便于打印、保存的管理與查找。

（2）額定二次電流：電流互感器二次側(cè)的額定電流，一般為1A和5A。

（3）級別：被測繞組的級別，對于CT，有P、TPY、計(jì)量、PR、PX、TPS、TPX、TPZ等8個(gè)選項(xiàng)。

（4）當(dāng)前溫度：測試時(shí)繞組溫度，一般可輸入測試時(shí)的氣溫。

（5）額定頻率：可選值為：50Hz或60Hz。

（6）大測試電流：一般可設(shè)為額定二次電流值，對于TPY級CT，一般可設(shè)為2倍的額定二次電流值。對于P級CT，假設(shè)其為5P40，額定二次電流為1A，那么大測試電流應(yīng)設(shè)5%*40*1A=2A；假設(shè)其為10P15，額定二次電流為5A，那么大測試電流應(yīng)設(shè)10%*15*5A=7.5A。

如果用戶希望看到以下結(jié)果，需要準(zhǔn)確設(shè)置基本參數(shù)（建議用戶設(shè)置）。

       （1）匝比誤差、比值差和相位差

       （2）準(zhǔn)確計(jì)算的極限電動(dòng)勢及其對應(yīng)的復(fù)合誤差

（3）實(shí)測的準(zhǔn)確限值系數(shù)、儀表保安系數(shù)和對稱短路電流倍數(shù)

       （4）實(shí)測的暫態(tài)面積系數(shù)、峰瞬誤差、二次時(shí)間常數(shù)

       對于不同級別的CT，參數(shù)的設(shè)置也不同，見表2.2。

表2.2  CT參數(shù)描述

第五步： 選擇右邊的開始按鈕進(jìn)行試驗(yàn)。

2.1.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果頁，界面分別如圖2.4。    

對于不同級別的CT和所選的試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果也不同，見表2.3。

表2.3  CT試驗(yàn)結(jié)果描述

2.2 電壓互感器試驗(yàn)

在參數(shù)界面，用 旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)切換光標(biāo)到類型欄，選擇互感器類型為PT。

2.2.1 試驗(yàn)接線

試驗(yàn)接線步驟如下：

*步：根據(jù)表2.4描述的PT試驗(yàn)項(xiàng)目說明，依照圖2.7或圖2.8進(jìn)行接線。

表2.4  PT試驗(yàn)項(xiàng)目說明

第二步：同一PT其他繞組開路。

第三步：接通電源，準(zhǔn)備參數(shù)設(shè)置。

2.2.2 參數(shù)設(shè)置

PT的試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置界面如圖2.5。

       參數(shù)設(shè)置步驟如下：

用 旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo) 切換光標(biāo)，選擇要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目，當(dāng)光標(biāo)停留在某個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，屏幕顯示與該試驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的參數(shù)設(shè)置；當(dāng)光標(biāo)離開試驗(yàn)項(xiàng)目時(shí)，屏幕顯示所選試驗(yàn)項(xiàng)目所對應(yīng)的接線圖。

可設(shè)置的參數(shù)如下：

（1）編號：輸入試驗(yàn)試驗(yàn)編號。

（2）額定二次電壓：電壓互感器二次側(cè)的額定電壓。

（3）級別：被測繞組的級別，有P、計(jì)量等2個(gè)選項(xiàng)。

（4）當(dāng)前溫度：測試時(shí)繞組溫度，一般可輸入當(dāng)時(shí)的氣溫。

（5）額定頻率：可選值為：50Hz或60Hz。

（6）大測試電壓：試驗(yàn)時(shí)設(shè)備輸出的大工頻等效電壓。

（7）大測試電流：試驗(yàn)時(shí)設(shè)備輸出的大交流電流。

第四步： 選擇右邊的開始按鈕進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果頁，如圖2.6。      

對于不同級別的PT和所選的試驗(yàn)項(xiàng)目，試驗(yàn)結(jié)果也不同，見表2.5。

表2.5  PT試驗(yàn)結(jié)果描述

2.3自檢頁

自測界面如圖2.8。在萬用表幫助下，自測功能可用于檢查設(shè)備是否損壞，測量電路是否正常。

2.3.1 參數(shù)設(shè)置

自測測試所需的參數(shù)如下表：

表2.6  自檢測試參數(shù)

測試電流或測試電壓設(shè)置后，設(shè)置測試頻率，裝置將輸出對應(yīng)頻率的電壓或電流，并顯示檢測到的實(shí)際電壓或電流。在選擇電壓后，如果負(fù)載太小，導(dǎo)致實(shí)際電流有效值大于5A，則顯示過載信息。在選擇電流后，如果負(fù)載太大，導(dǎo)致實(shí)際測試電壓有效值大于100V，則也會顯示過載信息。

2.3.2 接線方法

·選擇電壓測試時(shí)，將S1短接另一個(gè)S1，S2短接另一個(gè)S2。用萬用表電壓檔測量S1和S2之間的電壓，若與實(shí)際電壓相符，說明設(shè)備能夠輸出電壓且電壓測量環(huán)節(jié)正常。

·電流測試時(shí)，將電源輸出的S1、S2端子短接。電壓回測的S1、S2不接?？稍谳敵龅?/span>S1和S2之間串入萬用表電流檔，若萬用表測量的電流與實(shí)際電流相符，說明設(shè)備能夠正常輸出電流且電流測量環(huán)節(jié)正常。

2.4功能按鈕

2.4.1 參數(shù)頁功能按鈕

 (1)．系統(tǒng)工具

       系統(tǒng)工具界面，如圖2.11。在該界面中可以進(jìn)行時(shí)間校對、系統(tǒng)升級等操作。其中：調(diào)試用于出廠調(diào)試，升級用于軟件界面的升級。

(2)．幫助

（3）打印

     用戶可以打印當(dāng)前測試結(jié)果，此報(bào)告可做為現(xiàn)場試驗(yàn)的原始記錄。

2.4.2 結(jié)果頁功能按鈕

 (1)、勵(lì)磁曲線

       在圖2.4或圖2.6的測量結(jié)果頁面，選擇勵(lì)磁結(jié)果，將出現(xiàn)勵(lì)磁曲線界面，如圖2.13：

 (2)、勵(lì)磁數(shù)據(jù)

       在圖2.13的勵(lì)磁曲線頁面，選擇勵(lì)磁數(shù)據(jù)將顯示勵(lì)磁數(shù)據(jù)界面，如圖2.14：

在上圖中可以顯示三種形式的勵(lì)磁數(shù)據(jù)：

1. 實(shí)測：儀器升壓過程中實(shí)際捕捉的電壓、電流序列；
2. 取整：對實(shí)測的勵(lì)磁數(shù)據(jù)按電流取整后的結(jié)果顯示，10mA以下按1mA遞增、10mA~100mA以上按5mA遞增、100mA以上按0.1A遞增，取整的結(jié)果便于數(shù)據(jù)記錄、比對；
3. ：可以顯示任意電流點(diǎn)的勵(lì)磁數(shù)據(jù)；

(3)、5%、10%誤差曲線

       只有保護(hù)級的互感器（包括暫態(tài)保護(hù)級）才有5%、10%的誤差曲線與誤差數(shù)據(jù)；在CT設(shè)置中選定為P/PR/PX/TPx的互感器，在試驗(yàn)結(jié)果圖2.4界面中，選擇誤差結(jié)果將顯示5%誤差曲線，如圖2.15：

       在圖2.15中，還可以選擇顯示10%的誤差曲線。保護(hù)互感器的10%誤差曲線是10%誤差數(shù)據(jù)的圖形化顯示，其含義是相同的，其含義為互感器復(fù)合誤差不大于10%時(shí)，其二次負(fù)荷與過流倍數(shù)的關(guān)系曲線。5%的誤差曲線是互感器復(fù)合誤差不大于5%時(shí)，其二次負(fù)荷與過流倍數(shù)的關(guān)系曲線。

(4)、5%、10%誤差數(shù)據(jù)

在圖2.15中，選擇誤差數(shù)據(jù)將顯示5%、10%的誤差數(shù)據(jù)，如圖2.16所示：

(5)、比差、角差表

只有測量級的互感器才有比差、角差結(jié)果表；在CT設(shè)置中選繞組級別為“計(jì)量”的互感器，且測試項(xiàng)目選擇了“誤差”項(xiàng)目的才會有比差、角差表。在圖2.4 CT測試結(jié)果界面中，選擇誤差結(jié)果，將出現(xiàn)比差、角差表，如圖2.17：

       上圖中顯示了互感器分別在額定負(fù)荷與下限負(fù)荷下的比差、角差表，額定負(fù)荷是在CT設(shè)置頁面中，下限負(fù)荷規(guī)定為25%的額定負(fù)荷。

附  錄

A. 低頻法測試原理

IEC60044-6標(biāo)準(zhǔn)（對應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)GB16847-1977）聲稱，CT的測試可以在比額定頻率低的情況下進(jìn)行，避免繞組和二次端子承受不能容許的電壓。

CT伏安特性測量的原理電路如下圖：CT一次側(cè)開路，從二次側(cè)施加電壓，測量所加電壓V與輸入電流I的關(guān)系曲線。此曲線近似CT的勵(lì)磁電勢E與勵(lì)磁電流I的關(guān)系曲線。

設(shè)CT勵(lì)磁繞組在某一勵(lì)磁電流I時(shí)的激磁電感為L，激磁阻抗為Z，則：

        V = I·Z

電感L與阻抗Z之間具有下述關(guān)系：

         Z = ω·L = 2 π f L

則：V= I·2 π f L

由公式中可見在某一激磁電感L時(shí)所加電壓V與頻率f成正比關(guān)系。

假設(shè)當(dāng)f = 50Hz時(shí)，為達(dá)到勵(lì)磁電流Ix，所需施加的電壓Vx為2000V

Vx = Ix·2 π f L = 2000V，

若施加不同頻率：

f = 50Hz，Vx ＝ 2000V

f = 5Hz， Vx ≌ 200V

f = 0.5Hz，Vx ≌ 20V

由此可見需要使CT進(jìn)入相同飽和程度，施加較低頻率信號所需電壓可以大幅度降低這就是變頻法的基本原理。

在此必須嚴(yán)格注意，所需電壓并非與頻率呈線性比例關(guān)系，并非隨著頻率等比例降低，需要嚴(yán)格按照互感器的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行完整的理論計(jì)算。

B. 10％誤差曲線計(jì)算和應(yīng)用方法

電流互感器的誤差主要是由于勵(lì)磁電流的存在，它使二次電流與換算到二次側(cè)后的一次電流不但在數(shù)值上不相等，而且相位也不相同，這就造成了電流互感器的誤差。

電流互感器的比值差定義為：

繼電保護(hù)要求電流互感器的一次電流等于大短路電流時(shí)，其比值差小于或等于10％。在比值差等于10％時(shí)，二次電流、與換算到二次側(cè)后的一次電流以及勵(lì)磁電流之間滿足下述關(guān)系：

       定義M為一次側(cè)大短路電流倍數(shù)，K為電流互感器的變比，則有

其中：為一次側(cè)大短路電流

為一次側(cè)額定電流

為二次側(cè)額定電流

10％比值差時(shí)，允許的大負(fù)荷阻抗的計(jì)算公式為：

                                 （B.5）

式中：為電流互感器二次繞組阻抗

為電流互感器二次繞組感應(yīng)電動(dòng)勢，的關(guān)系由勵(lì)磁特性曲線描述。

根據(jù)上述算式，后可以得到用大短路電流倍數(shù)和允許的大負(fù)荷阻抗描述的10％誤差曲線（見圖2.29）。

10％誤差曲線的應(yīng)用方法：

得出某一CT的10%誤差曲線后，還必須查閱流經(jīng)該CT的大短路電流和該CT二次側(cè)所帶回路的阻抗。大短路電流往往在整定計(jì)算時(shí)得出，是該CT所在線路的大運(yùn)行方式下嚴(yán)重短路時(shí)的短路電流，大電流倍數(shù)（額定電流）。二次回路阻抗可以用CTA裝置測量得到。

得到后查閱10%誤差曲線，若點(diǎn)（）在曲線下方，則滿足要求，說明在嚴(yán)重短路情況下CT的電流變換誤差小于10%。否則將大于10%。

C. CTA用于各種CT的實(shí)際接線方式

CTA用于CT測試的基本接線步驟（參見圖C.1）如下：

（1）用4mm²線將測試儀左側(cè)的接地端子連接到保護(hù)地。

（2）連接CT一次側(cè)的一個(gè)端子和二次側(cè)的一個(gè)端子到保護(hù)地。

（3）確保CT的其他端子全部從輸電線上斷開，其他繞組全部開路。

（4）用2.5mm²紅線和黑線將CT的二次側(cè)連接到測試儀“Output”S1和S2插孔，用1.2mm²黃線和黑線將CT的二次側(cè)連接到測試儀“Sec”的S1和S2插孔，注意兩根黑線連在CT二次側(cè)已接保護(hù)地的同一端子上。

（5）用1.2mm²綠線和黑線將CT的一次側(cè)連接到測試儀的“Prim”的P1和P2端子上，P2通過黑線與CT一次側(cè)連接到保護(hù)地的那個(gè)端子相連。

（6）檢查接線無誤，開始測試。

1．測試儀在三角形接法變壓器上進(jìn)行CT測試的接線方式如圖C.2所示。

圖C.2  測試儀在三角形接法變壓器上進(jìn)行測試時(shí)的接線方式

2．測試儀進(jìn)行變壓器套管CT測試時(shí)的接線方式如圖C.3所示。

注意：一次端子H1不能接地，否則一次側(cè)都接地了，則測試儀不能獲取正確結(jié)果。

4．測試儀在對GIS（SF6）開關(guān)上的CT測試時(shí)的接線方式如圖C.4所示。

注意：斷開與母線連接的所有開關(guān)，合上接地刀閘。

D. 四端法接線的測量原理

施加輸出一個(gè)電壓源信號Vs到一個(gè)阻抗R上，將產(chǎn)生一電流I，如圖D.1。

若需測量該阻抗值，需測量該阻抗上的電壓V：

由于從電壓源到被測阻抗有一段導(dǎo)線，導(dǎo)線有電阻r，導(dǎo)致V=Vs，所以若要測量阻抗R，不可以簡單地用電源電壓Vs代替V。

阻抗R的測量電路應(yīng)采用圖D.2 的接線方法，測量電壓的電壓表必須單獨(dú)用導(dǎo)線從R兩端連線才能測量R的電壓值V。因R兩端是采用4根導(dǎo)線接線，故稱為4端法接線。圖D.3的接線方法是錯(cuò)誤的。

采用CTA測量互感器的電阻、變比、勵(lì)磁時(shí)，需采用4端法接線，如圖D.4。

四端法接線必須注意被測繞組的端子接法。圖D.5的接法是正確接法，圖D.6、7均是錯(cuò)誤接法。