电力变压器试验测量系统整体校准的开发

0 引 言 
  电力变压器试验测量系统(以下简称“测量系统”)用来测量电力变压器空载有功功率损耗、负载有功功率损耗等,由电流互感器、电压互感器(分压器)、测量仪表、误差修正单元和连接电缆组成。2010年5月,某企业采用两台相同型号的测量系统对电力变压器进行测试,但是测量后数据相差较大。于是用传统校准法对测量系统中的电压互感器、电流互感器、测量仪表分别进行校准,显示校准结果都在误差范围之内。经过分析,在对电压互感器、电流互感器和测量仪表进行分项校准时,只能单纯显示分项的误差,忽略了中间连线的误差,即得到的不是设备的整体误差。由此,研究开发了一种整体校准的方法,能够避免测量系统传统校准方法的缺点和不足,真实反映测量系统的综合误差的校准方法。 
  1 原 理 
  对测量系统进行整体校准,用标准功率分析仪得到标准电压、电流、有功功率等数据,被校功率分析仪得到被校电压、电流、有功功率等数据,比较两者得到的数据,经过计算得到综合误差的大小。具体原理为校准时,完全模拟在电力变压器试验中的工作状态,用电压源与升压器生成与试验电压相符的校准电压值,标准电压互感器与被试电压互感器的输入端与升压器的输出端并联取得的校准电压,电流源与升流器生成与试验电流相符的电流值,标准电流互感器、被校电流互感器的输入端与升流器的输出端串联取得的校准电流,用标准功率分析仪显示标准电压、电流、有功功率等数据,用被校功率分析仪显示被校系统电压、电流、有功功率数据。控制电压源升至需要校准的电压为0.1-200kV,控制电流源升至需要校准的电流为0.1-2000A,控制电压、电流之间的角度至功率因数值0.01-1滞后,用以控制功率因数,即可产生所需要的电压、电流和所需要的功率因数;比较被校功率分析仪和标准功率分析仪电的电压、电流、有功功率,经过计算即可得到测量系统综合误差的大小,达到测量系统整体校准的目的。测量原理图为图1所示。如果校准后误差异常,也可利用排除法查找系统出现故障的位置,进而解决问题,减小测量误差。 
  2 现场应用 
  2015年6月,某企业委托对其电力变压器试验测量系统进行校验,确定设备测量误差。本次测量采用整体校准的方法,接线按照原理图图1进行。 
  将标准电压互感器、升压器与被试电压互感器一次并联。将标准电流互感器、升流器与被试电流互感器串联。将功率分析仪放置在被试电压互感器、电流互感器较近的位置,接好一次、二次线将电压、电流源、功率分析仪信号线连接到计算机。计算并调节电压源至需要电压,计算并调节电流源至需要电流,调节电压电流的角度之所需要的功率因数。启动电压源、启动电流源输出,被试功率分析仪通信接口与计算机通信,直接在计算机上读取两个功率分析仪的数据,计算误差。 
  3 测量系统整体校准试验数据分析 
  试验过程中,固定标准电压互感器的数值为1kV,调节电流互感器的数值CT从小到大(5A-100A),读取标准功率分析仪和被校功率分析仪中电压U、电流I、功率P、功率因数cos的数值,即可得到测量系统综合误差的大小。试验中,得出了功率因数分别为1、0.5、0.1、0.05时测量系统综合误差,选取功率因数为0.05时测试系统A相的综合误差为例进行数据分析。 
  由表1看出,电流、电压误差相差不大,但是功率误差相差较大。当C=0.05,CT=5.0A,PT=1.0kV时,此时功率误差百分数最大高达6.13%。功率误差较大,建议对测量系统进行排查。 
  经过排查,确定误差是由于测量系统中某一接触器长期使用老化而接触不良所致。更换接触器后,继续进行整体校准,测量更换接触器后测量系统的功率误差。同样选取功率因数为0.05时更换接触器后测试系统的A相综合误差为例进行数据比对。 
  从表2可以看出,更换交流接触器后,当功率因数C=0.05时,功率误差百分数为1.57%-2.90%。当C=0.05,CT=5.0A,PT=1.0kV时,此时功率误差百分数为2.90%;更换接触器前,功率误差百分数为6.13%,下降111.4%。 
  可见用传统校准法对测量系统中的电压互感器、电流互感器、测量仪表分别进行校准不能反映出测量系统的综合误差。利用整体校准的方法,可以真实反映综合测量误差的大小,并经过排查整改可以有效降低测量系统的误差,从而提高测量数据的准确性。 
  4 结束语 
  电力变压器试验测量系统整体校准方法能够有效避免传统校准方法的缺点和不足,是一种提高校准效率、能够反映测量系统综合误差的校准方法。这种校准方法经过反复试验、改进,已经基本成熟。相信在不久的将来,电力变压器试验测量系统整体校准方法会广泛应用于广大电力变压器生产企业,从而带动整个产业的发展。 
  參考文献: 
  [1]Oskars Peter,S.P.Mehta.Calibration of Test Systems for Measuring Power Losses of Transformers[M].NBS Industrial Research Associate Agreement,August 1985:1-13. 
  [2]王勤,王乐仁,章述汉等.JJG 313-2010 测量用电流互感器[S]. 国家质量监督检验总局,2011,05(05):1-11. 
  [3]王勤,雷民,王乐仁等.JJG 314-2010 测量用电压互感器[S]. 国家质量监督检验总局,2011,05(05):1-10. 
  [4]钱钟泰,许秀叶,王积海等.JJG 780-1992交流数字功率表检定规程 [S].国家技术监督总局,1993,01(01):747-752. 
  作者简介:张志涛(1981-),男,高级工程师,研究方向:产品质量检验。
浏览次数:  更新时间:2018-02-26 09:11:59
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