2017, Vol. 35 
随着输电线路电压等级的提高以及电力系统输送潮流功率的大幅增加，同塔双回输电因具有节省输电走廊、经济价值较高、运行维护简单等优势逐渐成为电力传输的主要方式[1]，而且随着我国更高电压等级的特高压交直流输电工程的建立，500 kV电压等级的线路投入也随之增多，我国的500 kV线路也越来越多地采用该方式。内蒙古东部地区500 kV网架中重要的500 kV线路 (白音华电厂—巴林、巴林—青山、青山—燕南北宁、阿拉坦—科尔沁—沙岭、呼伦贝尔地区伊敏电厂—冯屯) 均为同塔双回输电线路。
目前特高压电网主要承担着区域互联和大电源外送的骨干网架任务，区域内的电网主要以500 kV线路为主要输电通道，因此在开展检修、试验等工作时一般不会存在同塔双回线同时停运的情况，必然是1条线停运检修，另1条运行，之后再进行线路交换检修，均是在感应电条件下开展现场试验工作。
本文针对呼伦贝尔某电厂2条500 kV出线的电流互感器误差测试工作，开展存在感应电条件下的互感器误差测试方法分析，其结论对于其他电压等级，如特高压的1000 kV和电压相对较低的220 kV、110 kV电压等级均适用，能够为同行提供指导。
1 感应电条件下互感器误差测试方法双回线路同塔架设使得导线间耦合系数增大，导线与导线之间、导线与大地之间均存在较强的电磁耦合和静电耦合。因此，当1回线路停运，另1回线路运行时，在停运线路上会产生较高幅值的电磁感应电流和静电感应电流。针对这一情况，结合现场实际，分析感应电流存在条件下对500 kV电流互感器误差测试产生的影响[2]。
呼伦贝尔某电厂500 kV出线侧接线方式如图 1所示。
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图 1 呼伦贝尔某电厂500 kV出线侧接线图 |
由图 1可以看出，电流互感器与产生感应电的出线侧线路之间没有隔离刀闸和接地刀闸，即现场不具备通过倒闸操作将电流互感器与外部线路隔离开展试验的条件，出线为同塔双回500 kV线路，且处于检修状态，两侧接地刀闸均在合闸位置。
本文针对上述情况，分析采用目前通用的2种互感器误差测试方法产生误差的原因。
1.1 一次通流方法由于出线两侧均处于检修状态，不允许断开接地刀闸，因此实际测试接线与常规测试接线 (图 2中黑色部分) 不同，实际测试接线如图 2所示。根据《JJG 313—2010测量用电流互感器检定规程》 [3]，电流互感器比值误差计算方法为：
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图中：I—升流器所加试验电流；i—同塔双回线路产生的感应电流；To—标准电流互感器；Tx—被测电流互感器；L1（L2）、P1（P2）—极性端 图 2 采用常规一次通流方法测试互感器误差接线图 |
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式中K1—被测电流互感器的额定变比；
I1—被测电流互感器一次电流有效值；
I2—被测电流互感器二次电流有效值；
I2′—标准电流互感器二次电流有效值；
K′—标准电流互感器二次额定变比。
公式中，I1通过标准电流互感器二次电流I2 ′乘以变比K′求得的标准电流互感器一次电流I′表示，此时I′＝I，而I1＝I-i≠I，即在感应电条件下按照该方法测试存在较大的误差。
1.2 低较高法低较高方法是将电流互感器看作同变比的电压互感器，通过在电流互感器二次侧加入试验电压，将二次电压、二次电流、一次侧感应的电压值传至测量装置，利用各种导磁材料的磁化特性，二次电流、一次电流变比变化情况，以及二次电压、电流变化趋势，通过分析计算，即可测量出电流互感器的比差、角差等参数。测试原理如图 3所示[4]。
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图中：n1、n2—电流互感器匝数；Z2—二次绕组阻抗；Z—二次负荷；Vp—等效电压互感器一次电压；Vs—等效电压互感器二次电压。 图 3 低较高方法测试原理图 |
由于从电流互感器二次侧加入试验电压，比起传统试验方法所需功率很小，因此试验设备的体积小、测量导线细，可实现对高电压、大电流的电流互感器进行现场校验[5]。现场测试接线图见图 4所示[6]。
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图中：Uprim—端口采集一次电压；Isec—端口采集二次电流；Uoutput—端口输出二次电压 图 4 采用低较高方法测试互感器误差接线图 |
采用低较高方法需采集参数，包括二次侧电流Isec，一次侧电压Uprim。若在感应电条件下测试，将有感应电流通过电流互感器流入接地刀闸，在二次侧有感应电流Igy，使得装置采集到的二次电流值为Isec′ =Isec+Igy，若Isec′参与计算，必然导致测试结果不准确。另外，使用低校高方法进行测试，采集的电压Uprim(30 mV~1 V)、电流Isec(0~5 mA) 值均较小[7]，测试中感应电压的存在使得Uprim的测量值也存在误差，同样使得测试结果不准确。
2 适合现场实际情况的测量接线方法 2.1 拆除一次连接线在出线侧将出线与互感器人为隔离，打开断口，利用出线侧隔离刀闸，将互感器单独隔离，消除感应电，能够完成测试并保证测试的准确性。接线方式见图 5。
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图 5 拆除连接线的方式 |
合上接地刀闸，电流互感器1端接地，另1端打开，通过修改二次侧S1、S2接线位置，满足P1接地时的互感器误差测试。但是这种方法存在如下问题：
(1) 改变了检修方式，由2端接地改为1端接地，需与对侧站配合，且提交申请；
(2) 线路恢复过程涉及电厂设备问题，为电厂后期运行维护工作带来麻烦；
(3) 拆除过程为高空作业，存在感应电，有一定的安全隐患。
2.2 悬挂人工接地线在线路出线侧，即P2侧挂接满足500 kV线路相关检修要求的接地线[8]，并拉开出线侧接地刀闸，人为将接地点移至互感器与带感应电线路中间，感应电流通过接地线泄至大地，并且确定P1、P2侧均为零电位点。接线方式见图 6。
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图 6 悬挂人工接地线方式 |
该方法存在如下问题：
(1) 悬挂地线应满足要求并牢靠，否则在测试过程中发生地线掉落，测试装置为唯一接地点，必然烧坏设备；
(2) 接地位置变化后相应的测试接线应跟随变化，否则可能导致测试结果不满足要求；
(3) 应先改变接地方式，再安装测试设备，否则会形成测试设备1点接地，烧毁设备。
2.3 现场实际测试采用的接线方式由于拆除连接线方式人为改变了系统接地方式，并且在拆除和安装引线过程中涉及一次系统安装问题，所以采用悬挂人工接地线的方法进行现场测试，测试过程应严格按照如下步骤执行，否则会烧毁设备。
(1) 悬挂满足电压等级的人工接地线；
(2) 拉开接地刀闸；
(3) 试验接线，完成测试。
3 现场测试分析 3.1 测试数据现场采用悬挂人工接地线的方式，分别采用传统一次通流法和低校高方法进行了电流互感器误差测试 (电流互感器相关参数见表 1)。本文仅选取1相的测试结果进行说明。呼伦贝尔某电厂电流互感器U相的现场测量结果见表 2、表 3，相关参数要求见表 4。
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表 1 被测电流互感器基本参数 |
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表 2 利用传统方法误差测试结果1） |
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表 3 利用低校高方法误差测试结果1） |
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表 4 《JJG 1021—2007电力互感器检定规程》参数要求 |
根据表 2、表 3测试结果可以看出，本文提出的悬挂人工接地线方法能够满足存在感应电条件下开展电流互感器误差测试的要求，且适用于通流法和低校高方法。采用2种方法测得的误差结果均能够满足JJG 313—2010要求，测试方法能够为开展感应电条件下的互感器误差测试分析提供参考。
| [1] | 林莘, 李学斌, 徐建源. 特高压同塔双回线路感应电压、电流仿真分析[J]. 高电压技术, 2010, 36(9): 2193–2198. |
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| [3] | 国家电磁计量技术委员会. 测量电流互感器检定规程: JJG 313-2010[S]. 北京: 中国计量出版社, 2011. |
| [4] | 陈耀高, 林玉涵, 武坤, 等. 590G-V2在GIS电流互感器误差测试中的运用[J]. 电测与仪表, 2011(1): 26–30. |
| [5] | 田静. 电力计量互感器误差的现场测试技术探讨[J]. 科技与企业, 2015(16): 196. DOI:10.3969/j.issn.1004-9207.2015.16.188 |
| [6] | 赵玉富, 林玉涵, 杨乃贵, 等. 500 kV电流互感器误差小信号测试设备的研制[J]. 电测与仪表, 2014(6): 85–91. |
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