摘要：推广利用变比电桥测量电流互感器变比，通过对电流互感器等效电路及变压器等效电路的分析比较，讨论了电流互感器变比的试验原理及特点，提出了用变比电桥测量电流互感变比现场试验的简单实用的试验方法。文中还对交流互感器原有测试方法存在的缺陷，提出改进措施，并给出改进方案中关键器件的选择条件，以供参考。
关键词：升流器；电流波动；不平衡；
一 问题的提出
某航空电气有限责任公司生产的航空电源交流电流互感器有多种型号，其原边电流测试范围（29～720）A，在多年的验收及定期试验中，有3种电流互感器多次出现参数超标（不合格）现象，虽经设计人员对产品多次改进（更改精度范围或提高绕制精度），仍然存在参数超标现象，严重影响产品交付及定期试验的正常进行。为了解决该问题，找出真正原因所在，曾先后多次派人携带产品到北京304所（权威单位）进行测试，结果是产品满足技术要求并未超标，说明产品是合格的，我们的测试方法可能存在着某些缺陷和不足。
二 原因分析
1 原测试方法
拖动设备拖动三相交流发电机旋转，由控制器调节控制三相交流发电机，使其产生三相交流电，三相交流电加到负载上，通过调节负载在主回路中形成三相交流电流，该电流通过标准电流互感器（L1，L2，L3）和被测电流互感器，标准电流互感器次级与电流表A1，A2，A3连接，通过电流表A1，A2，A3监测主回路电流，以确保主回路电流符合试验要求，再利用A4，A5，A6电流表检测被测电流互感器次级输出电流（被试产品的A相、B相、C相输出电流），输出电流与要求值比较，确定被试产品是否满足设计要求。由于单位生产的交流发电机输出额定功率基本在60kW以下（即额定输出电流＜174 A），因此≥174 A的电流互感器试验时，将主回路导线在被试电流互感器的原边多匝穿绕，以保证被试电流互感器输入电流要求。
2 原测试方法主要缺陷
（1）由于拖动设备转速的变化，发电机输出电压存在一定的波动；
（2）三相负载不可能完全平衡，因此三相负载电流不可能完全一致；
（3）每个标准互感器都存在误差，因此3个标准互感器测试负载电流不可能做到测试完全一致；
（4）输入电流较大的被测电流互感器需要多匝穿绕；
（5）发电机运行需要相应的拖动设备和辅助设备；
（6）试验需要负载箱来保证被测电流互感器的输入电流；
（7）试验准备工作量大，所需人员较多。
3 原测试方法影响交流互感器测试精度的因素
通过对原测试线路原理和缺陷的分析，认为影响产品测试精度的主要因素有2点。（1）试验时原边电流的不平衡或波动。试验中原边电流选用的是发电机带模拟负载提供，由于发电机输出电压的波动、负载的发热等均能引起电流波动，导致测试的不准确性。（2）标准电流互感器间的精度误差。试验时三相（A，B，C）电流检测选择3个独立的标准电流互感器，电流互感器之间的精度误差造成测试结果误差而引起超标。
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三 改进
1 改进方案
由于电流互感器的规格不同，测试电流范围广（20～720）A，为了规范测试方法，减少人为因素造成的测试误差，解决电流互感器测试中存在的普遍问题，同时又减小试验准备工作量，确定电流互感器的改进测试方案：由专用单相电流源提供单相电流，该电流为被测电流互感器的每相同时提供输入电流；根据输入电流的大小，通过量程转换单元切换，用电流表A1监测标准电流互感器的输出电流，以实现对输入电流的监测.通过测量转换单元选择相位用电流表A2实现对被测电流互感器每相输出电流的检测；另外，为了缩短试验准备时间，将单相电流源、标准电流互感器、量程转换单元、测量转换单元及电流表集成在一个测试试验台中。（1）电流源要求。为了解决电流互感器原边电流波动问题，首先排除用发电机作为电压信号源的方案，而选用高品质的中频电源作为信号源，选用自耦调压器和升流器与中频电源配套构成电流连续可调的电流源。其输出电流范围可达（0～800）A，涵盖目前所有交流电流互感器的电流测试范围。（2）标准电流互感器要求。为消除标准电流互感器的精度误差造成的测试误差，测试台选择单相标准电流互感器，即各相电流的测试选用同一台标准电流互感器，避免了标准电流互感器引起的测试误差。标准电流互感器的总测试误差＜±0.5%。（3）测试试验台要求。测试试验台主要作用是对标准电流互感器的信号和被试电流互感器的各相检测信号进行转换和测试。
2 改进线路工作原理
400 Hz中频电源的输出电压信号经自耦调压器传输给升流器，由升流器提供电流信号，再经标准电流互感器及被试电流互感器返回构成一闭合回路。一般情况下，中频电源的输出电压调至120 V，由于升流器的变比是一定的，所以电流调节由自耦调压器来完成。试验时根据被试产品对原边电流的要求，调节自耦调压器的输出电压即可实现；由于自耦调压器的调压范围宽广且为连续调节，所以在功率允许的范围内可以实现任意电流值调节，满足产品测试需求。为最大限度的减小电流波动，克服由于负载发热引起阻值变化造成的电流波动，方案中对升流器后的负载，采用铜汇流条短接方式，即升流器的输出用汇流条直接短接，并尽可能缩短汇流条的长度，以降低负载减少发热，同时节约能源。为减少被试产品各相的原边电流差，测试试验台中采用同一电流同时穿过被试产品三相绕组，既提高了测试精度又提高了测试效率。在参数测试上，被试产品的各项技术参数测试通过测试试验台中的转换单元切换，用同一块测试仪表进行测试，消除了测试仪表不同带来的测试误差。
3 改进中关键器件、设备的选择
（1）中频电源。作为被试产品试验用的信号源，按要求（涵盖所有电流互感器测试电流范围（20～720）A选择电源功率6 kW，为消除电源波形畸变对测试造成的影响，选择波形畸变＜1.5%的中频电源，输出电压（90～140）V，频率（380～420）Hz。（2）单相自耦调压器。为电流信号源的调节部件，首先要求调节滑动触点应光滑无间断、接触良好，在调解过程中平滑无突跳；另外，其功率应≥6 kW，输出电压调节范围当输入120V时，输出（0～140）V。（3）升流器。要求比较特殊，需要提供大电流。功率为6 kW，变比选择20∶1，当原边电压为120 V，副边对应输出电压为6V；按功率6 kW计算，原边电流额定时为50 A，对应副边电流1000 A；能够满足750 A的电流测试要求。由于该升流器比较特殊，市场上没有货架产品，因此委托相关单位专门定制。（4）标准电流互感器。标准电流互感器是该测试系统中最关键的部件，其精度性能直接影响测试结果。该器件的选择尤为重要。经过调研对比，北京莱姆电子有限公司生产的LT-S/T型电流传感器可满足测试要求，该传感器测试总精度≤±0.5%。（5）配套测试仪表。测试仪表是该测试系统中的关键部件，对标准电流互感器，根据其输出信号要求，选择配套的测试仪表（电流传感器的输出均为毫安信号（0～200）mA）或选用高精度数字式毫安表。被测电流互感器，同样选用高精度数字式毫安表。
总之，试验方法的改进提高了电流互感器的测试精度，不需要拖动设备和负荷箱等设备，提高了测试效率、节约了能源。
参考文献：
［1］周华.变压器与电流互感器电路计算与相量变换.2016.
［2］张秀萍，浅谈交流电流互感器测试方法改进.2017.
论文作者:李家灼,项军,王哲凡
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/14
标签：电流论文; 测试论文; 电流互感器论文; 标准论文; 调压器论文; 负载论文; 误差论文; 《基层建设》2018年第28期论文;