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互感器校验仪的原理及应用解析

互感器校验仪主要用途,是对现场或者在实验室应用的电压互感器和电流互感器进行技术性能的检定。为了实现这一目的,互感器校验仪必须与相关设备构成一套完整的互感器校验装置。由于互感器校验仪的性能指标与相关设备之间存在着密切的技术关联,因此,要想正确地理解与研究互感器校验仪的整体概念,必须先了解互感器校验装置


电流互感器介绍

电流互感器的原理和变压器类似,变压器接在线路上,主要作用是改变线路的电压,而电流互感器,则主要是用来改变线路的电流,所以电流互感器以前也叫做变流器。后来,一般把直流电变成交流电的仪器称为变流器,把改变线路上电流大小的仪器,由于其通过互感的工作原理,叫做电流互感器。

线路为什么需要改变电流呢?根据发电和用电的不同情况,线路上的电流大小不一,而且相差悬殊,有的只有几安,有的却大至几万安。要直接测量这些电流,就需要根据线路电流的大小,制作相应的几安直到几万安不同的电流表及其他仪表,给仪表制造带来极大的困难。此外,有的线路是高压的,比如22万伏或1万伏等高压输电供电线路,要直接用电气仪表测量高压线路上的电流,危险系数很高,也是绝对不允许的。


但是如果在线路上接入电流互感器改变电流,就可以把线路上大大小小的电流,按不同的比例,统一变成大小相近的电流。只要用一种电流规格的电气仪表,例如通用的电流为5A的电气仪表,就可以通过电流互感器,测量线路上小至几安和大至几万安的电流。同时电流互感器的基本结构和变压器很相像,它也有两个绕组,一次绕组和二次绕组。两个绕组之间有绝缘,使两个绕组之间有电的隔离。电流互感器在运行时一次绕组W1接在线路上,二次绕组W2接电气仪表,因此在测量高压线路上的电流时,尽管原边电压很高,但是副边电压却很低,保证了操作人员和仪表的安全。

由此可见,电流互感器除了可以将线路上大小不一的电流变成一定大小的电流,以便于测量之外,还可以起到与线路绝缘的作用,以保证操作人员和仪表的安全。

1,测量用电流互感器:

测量用电流互感器的用途,主要有以下两个方面:

⑴ 测量高压线路上的电流和功率,起绝缘隔离的作用,以保证操作人员和仪表的安全。

⑵ 测量高压或低压线路上的大电流和大功率,使用统一的5A的二次线路和测量仪表。

⑶ 因此,对于测量用电流互感器主要有三个要求:第一,绝缘必须可靠;第二,必须有一定的测量准确度;第三,仪表保安第数Fs较小。

⑷ 电流互感器在测量时,实测的二次电流都是按额定电流比折算为一次电流。这样的折算实际上是有误差的。也就是说,电流互感器实际电流比并不等于额定电流比,二者之间具有一定的误差。因此,测量用电流互感器根据变电流时所产生的误差,规定电流互感器的准确级。国产电流互感器的准确级计有:0.01级、0.02级、0.05级、0.1级、0.2级、0.5级、1级、3级和5级等。各级电流互感器的允许误差都有详细的规定。但是在额定电流附近,各级电流互感器的误差,也可以大致简单的认为,相应于0.01级……5级,其允许误差为0.01%……5%。

2,保护用电流互感器

⑴ 在电力系统中,为了保证正常供电及保护贵重设备的安全,都有一套由各种继电器控制设备组成的继电保护线路。当电力系统中发生故障时,这些保护装置就会动作,切断故障的线路,如果是偶然的故障,还能够自动合闸,保证正常供电。

⑵ 保护用电流互感器,就是将线路上的电流变为一定大小的电流,给继电器等保护装置供电。当线路上发生短路或其它故障,使线路上电流剧增时,通过电流互感器供给继电器等保护装置的电流也随着剧增,使继电保护装置动作,切断故障线路。

保护用电流互感器的准确级用5P10P表示,也相当于其允许误差为5%10%。、


压互感器介绍:

电压互感器是发电厂、变电所等输电和供电系统不可缺少的一种电器。

精密电压互感器是电测试验室中用来扩大量限,测量电压、功率和电能的一种仪器。

电压互感器和变压器很相像,都是用来变换线路上的电压。但是变压器变换电压的目的是为了输送电能,因此容量很大,一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位;而电压互感器变换电压的目的,主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电,用来测量线路的电压、功率和电能,或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器,因此电压互感器的容量很小,一般都只有几伏安、几十伏安,蕞大也不超过一千伏安。

线路上为什么需要变换电压呢?这是因为根据发电、输电和用电的不同情况,线路上的电压大小不一,而且相差悬殊,有的是低压220V和380V,有的是高压几万伏甚至几十万伏。要直接测量这些低压和高压电压,就需要根据线路电压的大小,制作相应的低压和高压的电压表和其他仪表和继电器。这样不仅会给仪表制作带来很大困难,而且更主要的是,要直接制作高压仪表,直接在高压线路上测量电压,那是不可能的,而且也是绝对不允许的。


电压互感器的基本结构和变压器类似,它也有两个绕组,一个叫一次绕组,一个叫二次绕组。两个绕组都装在或绕在铁心上。两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有绝缘,使两个绕组之间以及绕组与铁心之间都有电的隔离。电压互感器在运行时,一次绕组N1并联接在线路上,二次绕组N2并联接仪表或继电器,原理线路如图2所示。因此在测量高压线路上的电压时,尽管一次电压很高,但二次却是低压的,可以确保操作人员和仪表的安全。


互感器校验仪的分类:

互感器校验仪主要用途,是对现场或者在实验室应用的电压互感器和电流互感器进行技术性能的检定。为了实现这一目的,互感器校验仪必须与相关设备构成一套完整的互感器校验装置。由于互感器校验仪的性能指标与相关设备之间存在着密切的技术关联,因此,要想正确地理解与研究互感器校验仪的整体概念,必须先了解互感器校验装置。

我国互感器校验仪大致可以分为三代:第一代是电工类校验仪,接线和操作都很复杂;第二代校验仪是采用较为先进的电子线路,使用更方便,但测量过程中需要要人为切换量程档位,测试过程中显示信息少;第三代校验仪大都采用了单片机,使仪器的智能化程度得到提高,部分仪器具有计算机通讯接口,提高了办公自动化水平。

这里主要介绍一下,第三代互感器校验仪的主要特点:

⑴ 采用单片机来实现测量、控制、显示等功能;

⑵ 有计算机接口,提高办公自动化水平,减轻人工劳动强度;

⑶ 够有大屏幕显示,提供友好的操作界面,与丰富的测量信息;

⑷ 能够自动实现互感器测量,能够自动切换电流电压负载箱;

⑸ 具备良好的捉住措施,能够及时告之用户错误信息;

⑹ 仪器能够达到2级。目前市场上校验仪大多数采用阻容移相90°方法来实现数据测量,这种方法易受到环境温度、电源频率影响,上述环境一旦发生变化,其测量数据将受到很大的影响。

互感器校验仪采用独特电路原理与DSP技术,避免了上述问题。


互感器校验仪从测量原理上来看,又可以分为:直接比较式和测差式两类。

早期的互感器校验仪主要是设计成直接比较式原理,即将标准互感器与被检互感器的次级电压或电流,分别送入互感器校验仪,通过电阻分压器、阻容分压器与磁势比较仪等测量电路,测得两者的差电压或差电流,经过处理就是被检定电压互感器或电流互感器相对于标准互感器的比值差与相位差。


这种互感器校验仪的优点是,标准互感器与被检互感器的变比可以不必相等,只要标准互感器的额定初级电压或者额定初级电流大于或等于被检互感器的额定值,就可以直接进行检定,使用比较方便。

这种互感器校验仪的缺点是不能检定次级负载小于1VA的互感器;其次,这种互感器校验仪的自身误差直接叠加到标准互感器的误差之中,因为互感器校验仪的元器件误差限制了被检互感器的准确度级别。例如,一台互感器校验仪由于自身元器件限制,其测量误差限值为±0.05%,即使采用更高准确度的标准互感器,也只能用来检定0.5级以下级别的互感器。因而,这种缺点就限制了直接比较式互感器校验仪的应用范围。


测差式原理的互感器校验仪是将标准互感器与被检互感器的次级电压或电流送入到互感器校验仪的差接电路,然后由取差环节再送入到测量环节并与互感器的次级工作电压或电流进行比较,给出被检互感器对于标准互感器的比值差与相位差。

由于这种互感器校验仪只是用来测量标准互感器与被检互感器的差值,因而互感器校验仪的误差只是两互感器差值的误差,故其对测量结果的影响自然要小多了。一般来说,不论检定哪一级别的互感器,只要标准互感器符合规定,而互感器校验仪的误差限值只要不大于±2%就足够了。这样一来,不但使互感器校验仪容易制作,也降低了成本,而且其应用范围也大大的扩宽了。互感器校验仪属于测差式的校验仪。


武汉汉测电气HGQB-C互感器校验仪,是一种新颖的自动化测试仪器,运用先进的电子技术,对互感器的误差信号直接采极分解,并经适当运算后,将互感器的百分点、同相误差、正交误差同时以数字量显示出来。仪器操作简便,读数直观,测量迅速;体积小,重量轻,便于携带和现场测试;仪器能在5%定额工作电流(电压)下进行测试;另外要求本公司也能生产检测S级电流互感器和二次电压为100/3V的电压互感器校验仪,此时仪器能在1%额定工作电流下测量电流互感器的误差;在检测过程中仪器能方便地随时进行自校,以保证仪器的精度;关键元器件使用进口组件,质量稳定可靠,广泛用于计量、供电等部门和互感器生产厂家,是开展互感器检测的理想仪器。

HGQB-C互感器校验仪,可用于检定准确度级次0.01级至10级,额定二次电流为5A、1A电流互感器和额定二次电压为100V、100/√3V、150V(100/3V、220V)的电压互感器。测量结果直接数字显示,并可为用户配上RSC232接口,方便地与计算机相联.


在检定互感器时,仪器可以随时测量被检互感器次级回路的阻抗或导纳的有功分量和无功分量。

在检定互感器时,仪器能自动指示极性。当极性错误时,仪器能自动切断差流(差压)回路,确保仪器输入电路安全。并发出报警,提示检定人员注意。设备可以作为直角坐标系交流电位计使用,测量交流小电流或交流小电压。设备可以与隔离 PT 及操作箱一起测量电压互感器的二次压降。在检定互感器时,仪器可以用标准电流互感器标准电压互感器作标准,也可以用双级电流互感器,双级电压互感器或感应分压器作比例标准。