變頻互感器勵(lì)磁特性測試儀

*章 LYFA-5000變頻互感器勵(lì)磁特性測試儀裝置特點(diǎn)與參數(shù)

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。

1.1 主要技術(shù)特點(diǎn)

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。

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。

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。

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。

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)。

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。

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。

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。

5.7寸圖形透反式LCD，陽光下清晰可視。

采用旋轉(zhuǎn)光電鼠標(biāo)操作，操作簡單，快捷方便，極易掌握。

面板自帶打印機(jī)，可自動(dòng)打印生成的試驗(yàn)報(bào)告。

測試結(jié)果可用U盤導(dǎo)出，程序可用U盤升級，方便快捷。

裝置可存儲(chǔ)1000組測試數(shù)據(jù)，掉電不丟失。

配有后臺(tái)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。

易于攜帶，裝置重量<9Kg。

1.2 LYFA-5000變頻互感器勵(lì)磁特性測試儀裝置面板說明

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 LYFA-5000主要技術(shù)參數(shù)

第二章 LYFA-5000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

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(hào)：輸入本次試驗(yàn)的編號(hào)，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  LYFA-5000CT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(hào)：輸入試驗(yàn)試驗(yàn)編號(hào)。

（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(huì)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?？稍谳敵龅腟1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)：

實(shí)測：儀器升壓過程中實(shí)際捕捉的電壓、電流序列；

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；

：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(huì)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(hào)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：

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。

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(hào)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。