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電力技術

35KV變頻式電壓電流互感器分析實驗儀

時間：2023-03-08

中試控股技術研究院魯工為您講解： 35KV變頻式電壓電流互感器分析實驗儀
ZSCTP-220P變頻互感器綜合特性測試儀
參考標準：GB20840.1，GB20840.2，GB20840.3

ZSCTP-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）是由本中試控股在廣泛聽取用戶意見、經過大量的市場調研、深入進行理論研究之后研發的新一代的電流、電壓互感器測試儀器。裝置采用高性能DSP和ARM、先進的制造工藝。用于保護類電流互感器（CT）及電壓互感器（PT）多種參數的高精度測量。滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，滿足各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。可實現一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試功能，自動化程度高、穩定可靠，在國內處于領先水平。

中試控股始于1986年 ? 30多年專業制造 ? 國家電網.南方電網.內蒙電網.入圍合格供應商

ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）功能介紹
1、功能全面，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。
2、自動給出拐點電壓/電流、10%(5%)誤差曲線、準確限值系數（ALF）、儀表保安系數（FS）、二次時間常數(Ts)、剩磁系數(Kr)、飽和及不飽和電感等CT、PT參數。
3、測試滿足GB20840.1，GB20840.2 GB20840.3等各類互感器標準，并依照互感器類型和級別自動選擇何種標準進行測試。
4、基于先進的低頻法測試原理，能應對拐點高達45KV的CT測試。
5、界面友好美觀，全中文圖形界面。
6、裝置可存儲2000組測試數據，掉電不丟失。試驗完畢后用U盤存入PC機，用軟件進行數據分析，并生成WORD報告。
7、測試簡單方便，一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試，而且除了負荷測試外，CT其他各項測試都是采用同一種接線方式。
8、易于攜帶，裝置重量<9Kg

ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）技術特點
1、低頻法測試CT/PT勵磁曲線和10%/5%誤差曲線
2、電壓法測試CT/PT變比、極性，CT角差、比差
3、適用于各類CT/PT的測試（含套管CT、暫態CT、GIS組合CT）
4、自動記錄飽和磁滯曲線
5、CT二次外回路負荷
6、支持多通道擴展箱
7、支持150A外接升流器，通流加量、變比驗證
8、5.7”圖形透反式LCD，陽光下可視
9、采用旋轉光電鼠標操作，面板自帶打印機
10、裝置可存儲3000組測試數據，掉電不丟失
11、測試方便，輕小便攜，僅重9kg

ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）技術參數
輸出電壓：0~180V (RMS)
輸出電流：0~12A(RMS)，峰值36A
電壓測量：準確度±0.05%
CT變比測量范圍：1~30000
PT變比測量范圍：1~10000
變比測量準確度：±0.05%
相位測量：準確度±2’，分辨率： 0.2’
二次繞組電阻測量：范圍 0.1~300Ω，分辨率：0.1mΩ
升流電流輸出：0~150A
輸入電源電壓：AC220V±20%，50HZ
工作條件：溫度 -10℃~50℃，濕度 ≤90%

ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）時功能全面，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。

ZSCPT-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）

互感器的作用是什么？
(1)與測量儀表配合，對線路的電壓、電流、電能進行測量，與繼電保護裝置配合對電力系統和設備進行保護。
(2)使測量儀表、繼電保護裝置與線路高壓隔離，保證運行人員和二次裝置的安全。
(3)將線路電壓與電流變換成統一的標準值，以利儀表和繼電保護裝置的標準化。
電容式電壓互感器是如何構成的？
單相油浸式由電容分壓器和電磁單元構成，高壓電容器可兼作載波耦合電容器使用，只能設計成接地型。分離式的電容器分壓器和電磁單元分裝成兩個獨立的整體，兩部分僅有電氣上的聯系，檢修方便，結構上比較松散，單柱式的電容分壓器迭裝在電磁單元之上，結構緊湊，檢修比較困難。
配套用氣體絕緣式電磁式電壓互感器有什么特點？
配套用氣體絕緣式電磁式電壓互感器采用SF6氣體絕緣，誤差穩定，只生產接地型。單相式用于分相全封閉組合電器；三相式由三臺單相互感器構成，用于三相共箱全封閉組合電器。
帶電子裝置的電容式電壓互感器有什么特點？
帶電子裝置的電容式電壓互感器由電容分壓器和電子放大器構成，高壓電容器的電容量很小，電容分壓器只輸出信號，用于全封閉組合電器。
零序電流互感器的分類及作用是什么？
零序電流互感器有電纜式和母線式之分，與電流繼電器或與接地型電壓互感器的剩余電壓回路和功率方向繼電器構成中性點絕緣系統的單相接地保護裝置，這種保護裝置有選擇性，不需要進行選線操作，避免了非故障線路的停電和較長時間的尋找故障的操作過程。
直流互感器有幾種？
直流電流互感器實質上是利用安匝相等原理工作的飽和電抗器，直流電壓互感器是將直流電流互感器與高壓線性電阻串聯接至高壓直流線路兩端，使流經直流電流互感器的電流與電壓成正比。直流互感器有油浸式或干式兩種：高壓直流互感器為油浸式，用于直流輸電線路；低壓直流互感器為干式，用于測量直流強電流。
配套用氣體絕緣式電磁式電壓互感器有什么特點？
配套用氣體絕緣式電磁式電壓互感器采用SF6氣體絕緣，誤差穩定，只生產接地型。單相式用于分相全封閉組合電器；三相式由三臺單相互感器構成，用于三相共箱全封閉組合電器。
電容式電壓互感器是如何構成的？
單相油浸式由電容分壓器和電磁單元構成，高壓電容器可兼作載波耦合電容器使用，只能設計成接地型。分離式的電容器分壓器和電磁單元分裝成兩個獨立的整體，兩部分僅有電氣上的聯系，檢修方便，結構上比較松散，單柱式的電容分壓器迭裝在電磁單元之上，結構緊湊，檢修比較困難。

ZSCTP-220P變頻互感器綜合特性測試儀（精度0.05%）

變壓器差動保護用的電流互感器在很大越性短路電流時，其誤差超過10%，應采取哪些措施？
①適當增加電流互感器的變比。
②兩組電流互感器按相串聯使用。
③減小電流互感器二次回路負荷。
④滿足靈敏度要求的前提下適當提高保護動作電流。
電壓互感器的額定電壓比怎么表示？
額定電壓比Kn—Uin/U2n，與變壓器的定義是一致的。由于一、二次額定電壓已確定，所以額定電壓比KN也是一定的。在實際應用中電壓互感器的電壓比都采用銘牌上標出的一、二次額定電壓的比式，用分數形式表示，分子為額定一次電壓，分母為額定二次電壓。
在帶電的電流互感器二次回路上工作時，應采取的安全措施有哪些？
(1)嚴禁將電流互感器二次側開路。
(2)短路電流互感器二次側繞組，必須使用短路片或短路線，短路應妥善可靠，嚴禁用導線纏繞。
(3)嚴禁在電流互感器與短路端子之間的回路和導線上進行任何工作。
(4)工作必須認真、謹慎，不得將回路的永久接地點斷開。
(5)工作時，必須有專人監護，使用絕緣工具，并站在絕緣墊上。
電壓互感器的額定一次電壓技術數據有哪些？
電壓互感器在規定的使用環境和運行條件下，其主要技術數據的規定為：電壓互感器的額定一次電壓(kV)與所連接電力系統母線的額定電壓應該相同，按我國的標準電壓等級可分為0.38、3、6、10、15、20、35、60、l10、154、220、330、350。對三相電壓互感器和相間連接用的單相電壓互感器，額定一次電壓是指電壓。對供相地間連接用的三相電壓互感器，額定一次電壓取上列數值的1√3。
電壓互感器的額定二次電壓是怎么規定的？
電壓互感器的額定二次電壓，曾稱互感器二次繞組的額定電壓。對三相電壓互感器和供相間連接用的單相電壓互感器，二次電壓為100V。對供相地間連接用的單相電壓互感器的二次電壓為100√3V.
零序電壓繞組（IEC稱剩余電壓繞組）的額定電壓，對中性點有效接地（死接地）系統用的電壓互感器為10OV，對中性點非有效接地（不死接地）系統用的電壓互感器為100√3V。這樣選用的目的是使系統發生單相接地時，開口三角端子間出現100V電壓。
電壓互感器產品型號中把所有的特征均表達出來，由3～4個拼音字母及數字組成，表示出電壓互感器的繞組形式、絕緣種類、鐵芯結構及使用場所等。字母后面的數字，表示出電壓等級(kV)。
型號中的字母及數字的含義如下：
第一位：類別（J一電壓互感器）o
第二位：相數和組合方式（D一單相；S一三相；C一串級式）。
第三位：結構特征（J一油浸式；C-一瓷箱式；Z-一澆注式；G一千式；R-一電容分壓式）o
第四位：結構特征和用途（B一三相帶補償繞組；W--三繞組三相五柱鐵芯；J一接地保護)。
第五位：設計序號(1、2，、3．．．)
第六位：額定電壓等級(kV)。

電磁式電壓互感器的勵磁曲線測量一般用互感器伏安特性測試儀來進行試驗，應符合下列要求：

1.用于勵磁曲線測量的伏安特性測試儀應為方均根值表，若發生測量結果與出廠試驗報告和型式試驗報告有較大出入（＞30%）時，應核對使用的儀表種類是否正確。

2.一般情況下，勵磁曲線測量點為額定電壓的20% 、50%、80%、100%和120%。對于中性點直接接地的電壓互感器（N端接地），電壓等級35kV及以上的電壓互感器高測量點為150%。

3.對于額定電壓測量點（100%），勵磁電流不宜大于其出廠試驗報告和型式試驗報告的測量值的30%，同批次、同型號、同規格電壓互感器此點的勵磁電流不宜相差30%。DL/T393-2010

DL/T393-2010關于勵磁特性試驗的要求如下：

對核心部件或主題進行階解體性檢修之后或計量要求時進行本項目。試驗是電壓施加在二次端子上，電壓波形為標準正弦波，測量點至少包括額定電壓的0.2/0.5/0.8/1.0/1.2倍，測量出對應的勵磁電流，與出廠值相比應無顯著改變；與同批次、同型號、同規格電壓互感器相比，彼此差異不應大于30%。DL/T 596-1996

DL/T 596-1996關于空載電流測量需在大修后或必要時進行試驗，要求如下：

1.額定電壓下，空載電流與出廠數值比較無明顯差別。

2.在下列試驗電壓下，空載電流不應大于最大允許電流：1)中性點非有效解析系統1.9Un/√3；2)中性點接地系統1.5Un/√3。
預防性試驗是電力設備運行和維護工作中一個重要環節，是保證電力設備安全運行的有效手段之一。

為了確保電壓互感器各項指標均合格，在正式進行投運之前，電力施工單位會對互感器進行預防性試驗，這對保證電站安全運行有著重大意義。
一、測量繞組的絕緣電阻
測量繞組絕緣電阻的主要目的是檢測其絕緣是否有整體受潮或劣化的現象。測量時一次繞組用2500V兆歐表，二次繞組用1000V或2500V兆歐表，而且非被測繞組應接地。測量時還應考慮空氣濕度、套管表面臟污對繞組絕緣電阻的影響。必要時將套管表面屏蔽，以消除表面泄露的影響。溫度的變化對絕緣電阻影響很大，測量時應記下準確溫度，比便比較。為減小溫度的影響，好在繞組溫度穩定后進行測試。
二、測量繞組的介質損耗因數tgδ
測量20KV及以上電壓互感器一次繞組連同套管的介質損耗因數tgδ,能夠靈敏地發現絕緣受潮、劣化及套管損壞等缺陷。由于電壓互感器的絕緣方式分為全絕緣和分級絕緣兩種，而絕緣方式不同測量方法和接線也不相同，故分別加以敘述。
三、油中溶解氣體色譜分析
電壓互感器絕緣油中溶解色譜分析對診斷放電性缺陷具有重要作用。其注意值為：總烴100pm；氫150pm；乙炔2ppm。對新投放的電壓互感器，其油中不應含有乙炔。可見乙炔含量仍有重要指標。乙炔含量異常，一般由兩種情況：一是穿芯螺絲懸浮電位放電，二是繞組絕緣有放電性缺陷。現場實例表明，在三倍頻感應耐壓試驗中，被擊穿的電壓互感器絕緣油中的乙炔含量一般可達數十ppm。所以當乙炔含量超過注意值時應跟蹤試驗，對有增長趨勢者，應進行其他檢查性試驗，如局部放電，感應耐壓試驗等，直至吊芯檢查，找出乙炔氣體產生的原因。

四，交流耐壓試驗

電磁式電壓互感器的交流耐壓試驗有兩種加壓方式。一種是外施工頻試驗電壓的方式，適用于額定電壓為35kv及以下的全絕緣電壓互感器的交流耐壓試驗，試驗接線和方法與電流互感器的交流耐壓試驗相同。對于110kv及以上的串級式或分級絕緣式的電壓互感器，《規程》推薦采用倍頻感應耐壓的方式。

五、局部放電試驗

根據國家標準《互感器局部放電測量》（GB5583-85)知，對于互感器進行局部放電測量時，加在被試互感器高壓端上的預加電壓高達其正常運行電壓的2倍以上。這對電流互感器來說是允許的。然而對于電磁式電壓互感器，在額定頻率的額定電壓下，鐵芯已經開始飽和，對于JCC2-220型互感器，甚至在額定電壓的80%以下鐵芯就開始飽和。
1．試驗原理及方法

電壓互感器進行交流感應耐壓試驗，也即是在互感器低壓側加上約為三倍額定電壓。在一次側感應出相應的高壓來進行試驗。為了防止鐵芯過分飽和，應該提高電源電壓的頻率，采用150Hz電源進行試驗。當頻率超過100Hz時，為避免提高頻率后對絕緣的考驗加重，所以應相應地減少耐壓時間，耐壓時間t(s)由下式確定

t＝60×100／f

用于串級式互感器耐壓的150Hz電壓發生器，主要有以下幾種方法。

2．單相變壓器組二次側開口輸出電源

利用三臺單相變壓器，一次側接成星形，二次側接成開口三角形，如圖1所示。

由三臺單相變壓器構成三倍頻發生器原理圖
圖1：由三臺單相變壓器構成三倍頻發生器原理圖
當在一次側加壓，使變壓器的鐵芯過勵磁時，由于是星形接法，則一次側沒有三次諧波電流，此時中性點必須懸浮不能接地，否則一次側有三次諧波電流，會使磁通波形的三次諧波分量減小。由于鐵芯中有三次諧波磁通，每相繞組便感應出三次諧波電動勢，當勵磁電流為正弦波，在鐵芯飽和情況下，主磁通的波形是平頂波，這樣，在主磁通波中包含了較大的三次諧波，見圖2所示。

平頂波磁通產生電動勢的波形
圖2：平頂波磁通產生電動勢的波形
(a)電流波形與磁通波形關系；(b)磁通與電動勢關系

3．利用三電感過勵磁構成倍頻電源

當鐵芯電感線圈接成星形，并施以三相電壓過勵磁時，則在中性點感應出三倍頻電動勢，其三次諧波產生原理同上所述。因磁通為平頂波，所以可分解為1l、3、5、7次等諧波，當過勵磁達1.5倍時，三次諧波分量可達基波的40%。各次諧波在三相電感線圈上產生自感電動勢，而正序和負序諧波在中性點之和為零，所以在中性點僅感應出三次以上的零序分量。

三電感過勵磁可利用一臺15kVA三相自耦調壓器反加壓構成，原理如圖三所示。

由自耦調壓器構成三倍頻發生器原理圖
圖3：由自耦調壓器構成三倍頻發生器原理圖
接線時，380V三相電源加到調壓器輸出端，即可調觸頭端，開始，調壓器輸出端調到電壓最大位置，輸入端開路，合上電源后將輸出觸點向減小輸出電壓方向調節，直至鐵芯飽和，在中性點產生出150Hz電壓。調節時注意監視輸入電流的大小。

4．組合變頻電源

利用可控硅變頻器組合電源進行倍頻耐壓更為方便，變頻電源原理框圖見圖4。

變頻電源原理框圖
圖4：變頻電源原理框圖
變頻電源的輸出頻率可從150 -200Hz由編程調節鎖定，具有體積小、調壓方便等優點。如使用2kW的變頻電源，即可滿足對110、220kV的互感器進行試驗要求。

5.用三相自耦調壓器構成倍頻發生器進行110KV互感器試驗

利用三相自耦調壓器過勵磁，由中性點輸出三倍頻電源，其試驗接線如圖5所示。

自耦調壓器倍頻發生器原理圖
圖5：自耦調壓器倍頻發生器原理圖
圖5中，試品TV為JCC-110型電壓互感器，試驗時考慮容升為5%。

試驗記錄：U1=154V，I1=16.5A，P=-840W，U2=270V。

在按圖5進行試驗時，TR1選用15kVA三相手動自耦調壓器作為過勵磁發生器TR2為3~5kVA單相自耦調壓器。TR1合電源前，可調端子放置為高電壓處，逐漸向低電壓調，即增大勵磁；TR2的調壓端也放置在高電壓處，當示波器觀測到三次諧波電壓時逐漸向低端調，使輸出端電壓上升。為了避免回路產生諧振，在adxd接2個220V、300W白熾燈，兩個燈泡串聯連接起阻尼作用，以防止電壓過高突然燒壞燈絲使回路無阻尼。

由于過勵磁產生的三倍頻電源含有較大的5次、9次等高次諧波，因此測量電壓的表計應采用峰值電壓表。為了改善試驗電壓波形，有條件時可在三倍頻發生器的輸出端加接LC串聯諧波回路，濾掉250Hz和450Hz諧波，LC值可按下式計算

f＝1／2π√LC

LC＝（1／2πf）2

選擇濾波電容時，不應顯著增加回路的無功電流，一般可進取電容值為4~8μF。

為什么要測量電流互感器的伏安特性，怎么測量
試驗目的
電流互感器的伏安特性（又稱勵磁特性曲線）是指一次開路，二次側電流與所加電壓的關系試驗，實際上就是鐵芯的磁化曲線試驗，因此，伏安特性又稱勵磁特性曲線。進行這樣試驗的主要目的主要是檢查電流互感器二次繞組是否有層間短路，并為繼電保護提供數據。
檢查對象

在繼電保護有要求時對P級繞組進行；對0.2、0.5級測量繞組一般不進行此項試驗；對TPY級暫態保護繞組，由于其勵磁特性曲線飽和點電壓一般很高，現場檢查時如進行工頻試驗，則在電壓不超過2kV時進行檢查性比較，建議創造條件進行降低頻率的試驗。多抽頭的繞組可在使用抽頭或最大抽頭測量。