馬雪鋒 李文強(qiáng) 金 涌 楊 梅 劉建波

(山東省計(jì)量科學(xué)研究院，濟(jì)南 250014)

0 引言

常規(guī)的高壓計(jì)量箱由組合互感器(將高壓電壓互感器、電流互感器組合在一起)和一只三相電能表組成，通過(guò)金屬外殼將其封閉在密閉空間內(nèi)。由于采用組合互感器，高壓計(jì)量箱體積大大縮小，同時(shí)內(nèi)部接線少且固定，在一定程度上避免錯(cuò)誤接線和竊電，采用整體的形式便于安裝和維護(hù)，因此，高壓計(jì)量箱在我國(guó)高壓電能計(jì)量中得到廣泛應(yīng)用。

目前，高壓計(jì)量箱的準(zhǔn)確度主要通過(guò)內(nèi)部電壓、電流互感器以及電能表的檢定，然后，再使用誤差綜合的方法來(lái)加以評(píng)估。假設(shè)電壓互感器、電流互感器和電能表均為0.2級(jí)(±0.2%)，以上電能計(jì)量裝置的綜合誤差被估算為±0.7%。根據(jù)國(guó)標(biāo)關(guān)于電能表和電能表檢驗(yàn)裝置規(guī)定的基本原則：“所有儀表和測(cè)量裝置的誤差都必須進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量，未經(jīng)測(cè)量，僅是以其他測(cè)量中計(jì)算出來(lái)的和引用電壓、電流和功率因數(shù)組合的誤差，不能作為評(píng)價(jià)裝置基本誤差的依據(jù)”。所以上述高壓計(jì)量箱0.7%的“綜合誤差”不能用于評(píng)價(jià)其基本誤差即準(zhǔn)確度。

1 整體檢定數(shù)據(jù)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，高壓電能表檢定裝置出現(xiàn)，它可以直接輸出10kV電壓及高壓電流，采用整體檢定的方式對(duì)高壓計(jì)量箱進(jìn)行檢定，整體檢定接線圖見(jiàn)圖1。

圖1 高壓計(jì)量箱整體檢定接線圖

取一臺(tái)型號(hào)為GWJ-DB的0.5級(jí)高壓計(jì)量箱，其內(nèi)部電壓互感器、電流互感器以及電能表經(jīng)檢定均符合0.2級(jí)要求，本文通過(guò)高壓電能表檢定裝置對(duì)高壓計(jì)量箱進(jìn)行整體檢定(Un=10kV，In=300A)，數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1高壓計(jì)量箱整體檢定數(shù)據(jù)

由表1數(shù)據(jù)可知，在平衡狀態(tài)下，高壓計(jì)量箱的計(jì)量準(zhǔn)確度符合0.5級(jí)要求，但在不平衡狀態(tài)下，誤差非常大，超差嚴(yán)重。

2 原因分析

首先，在不平衡狀態(tài)下，通過(guò)鉗形電流表對(duì)整體檢定中一次回路的電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2不平衡負(fù)載下一次回路的電流測(cè)量數(shù)據(jù)

以A相不平衡為例，由表2可知，在裝置C相無(wú)電流輸出的狀態(tài)下，一次電流回路中有較大電流，且電流大小與A相電流的大小相關(guān)；由于C相通過(guò)裝置取能產(chǎn)生的電流非常小，且電流隨A相電流變化，由此判定C相電流大部分由A相電流感應(yīng)產(chǎn)生。

為了判斷感應(yīng)電流的來(lái)源，我們將高壓計(jì)量箱外殼打開(kāi)，避開(kāi)外殼，將一次回路直接接入互感器的輸入端，采用整體法在不平衡狀態(tài)下重新檢定，數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3一次回路直接接入互感器的測(cè)量數(shù)據(jù)(不平衡負(fù)載)

對(duì)比表3和表1的數(shù)據(jù)，在不平衡狀態(tài)下，去除外殼后，測(cè)量誤差有明顯改善，符合0.5級(jí)要求。由此推斷，誤差超差是由外殼引起的感應(yīng)電流導(dǎo)致。

IA.A相回路電流；IC.C相電流回路產(chǎn)生的感應(yīng)電流圖2 鐵質(zhì)材料外殼感應(yīng)電流產(chǎn)生示意圖

該高壓計(jì)量箱外殼是鐵質(zhì)材料，通過(guò)查閱資料，鐵質(zhì)材料的相對(duì)磁導(dǎo)率一般為200～400，由于電流端子垂直穿過(guò)外殼，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)沿著鐵質(zhì)外殼進(jìn)行傳播。在平衡狀態(tài)下，A、C兩相產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度相當(dāng)，方向相反，干擾相互抵消；在不平衡狀態(tài)下，二者產(chǎn)生的磁場(chǎng)無(wú)法抵消，當(dāng)A相電流大于C相時(shí)，它產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)沿著外殼傳輸?shù)紺相，在C相電流回路產(chǎn)生感應(yīng)電流(見(jiàn)圖2)。

3 解決辦法

通過(guò)查閱資料，不銹鋼材料一般為無(wú)磁性或弱磁性，其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于鐵質(zhì)材料，將外殼換為不銹鋼材料，以此降低一次回路感應(yīng)電流。

換為不銹鋼外殼后，通過(guò)高壓電能表檢定裝置對(duì)高壓計(jì)量箱進(jìn)行整體檢定，數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

表4不銹鋼外殼的高壓計(jì)量箱整體檢定數(shù)據(jù)

由表4數(shù)據(jù)可知，更換外殼后，平衡負(fù)載下誤差變化不大，不平衡誤差大大減小，整體誤差符合0.5級(jí)要求。

5 結(jié)論

本文通過(guò)整體檢定高壓計(jì)量箱，發(fā)現(xiàn)在不平衡狀態(tài)下誤差超差；通過(guò)分析，得出由于鐵質(zhì)外殼的導(dǎo)磁性，使得一次電流回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由此導(dǎo)致誤差超差；通過(guò)更換磁導(dǎo)率較小的不銹鋼外殼，感應(yīng)電流大大減小，誤差也符合相應(yīng)要求，取得滿(mǎn)意效果。

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