縣國成，楊 斌，趙玉婷，董召強(qiáng)，郭永翔

（國網(wǎng)甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅 天水 741000）

互感器是電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電能變換的關(guān)鍵設(shè)備之一，其準(zhǔn)確與否將直接影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。在電力系統(tǒng)電能計(jì)量工作中，互感器的極性檢測是確保電能計(jì)量準(zhǔn)確性的一項(xiàng)重要工作。由于計(jì)量柜內(nèi)的互感器布局的不同，導(dǎo)致互感器的極性檢查工作的操作難度大，檢測成功率低，存在安全隱患。一般的計(jì)量柜電流互感器安裝較高較深，工作人員須借助梯、凳等工具，經(jīng)常出現(xiàn)工作人員部分身體進(jìn)入計(jì)量柜的情況，某些情況是在高壓進(jìn)線帶電的情況下進(jìn)行裝表接電工作，而這種情況下若出現(xiàn)高壓開關(guān)失靈或被擊穿，則工作人員存在高壓觸電的危險(xiǎn)。針對老式互感器極性測試工具的缺陷，本文研制一種新型的便攜式互感器極性測試儀，包括主體結(jié)構(gòu)、測試回路、控制回路3 部分，對檢測儀進(jìn)行整體性能開展測試，具有安全、準(zhǔn)確、方便測試的優(yōu)點(diǎn)。

1 計(jì)量現(xiàn)場互感器極性檢測儀結(jié)構(gòu)框架

計(jì)量現(xiàn)場的互感器極性檢測儀的設(shè)計(jì)包括3 部分：儀器主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、測試回路的設(shè)計(jì)與控制回路的設(shè)計(jì)3 部分。為了確?；ジ衅鳂O性測試儀質(zhì)量可靠，制定了互感器極性測試儀的設(shè)計(jì)流程，如圖1 所示。設(shè)計(jì)過程中每完成一部分的設(shè)計(jì)與組裝工作即對該部分進(jìn)行性能測試，經(jīng)測試合格后再進(jìn)行下一部件的設(shè)計(jì)?；ジ衅鳂O性檢測儀整體設(shè)計(jì)與組裝完成后，再對檢測儀進(jìn)行整體性能的測試，以確保設(shè)計(jì)功能的實(shí)現(xiàn)。

圖1 互感器極性檢測儀的設(shè)計(jì)流程

2 計(jì)量現(xiàn)場互感器極性檢測儀各部件設(shè)計(jì)方案

2.1 主操作桿的設(shè)計(jì)與實(shí)施

設(shè)計(jì)的互感器極性檢測儀的桿體部分的設(shè)計(jì)方案為：四分段抽拉型絕緣套管。為了對不同距離的計(jì)量設(shè)備進(jìn)行準(zhǔn)確快速的測量，主桿體通過分段抽拉設(shè)計(jì)方案的實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)在不同實(shí)驗(yàn)高度及不同柜體深度等各種測試環(huán)境下的應(yīng)用場景。該設(shè)計(jì)方式可以由操作人員根據(jù)作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境需求進(jìn)行長度調(diào)節(jié)，極大地提高了檢測儀操作過程中的便捷性。

2.2 測試部分和控制部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

對于測試部分的設(shè)計(jì)，經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)與測試，最終確定了單桿雙分頭接觸式測試頭的設(shè)計(jì)方案。對于控制部分的設(shè)計(jì)，互感器極性檢測儀的萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)是承接主干和測試分支的重要控制裝置，需達(dá)到絕緣的要求，內(nèi)部排列4 條導(dǎo)線，兩分支頭具有半球面萬向旋轉(zhuǎn)功能，以支撐點(diǎn)為頂點(diǎn)，分別可以達(dá)到軸向75°的錐面旋轉(zhuǎn)、平向180°旋轉(zhuǎn)的設(shè)計(jì)效果。萬向旋轉(zhuǎn)環(huán)可以保證實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)場使用過程中對各種位置分布的計(jì)量設(shè)備進(jìn)行測量?；ジ衅鳂O性檢測儀的整體設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)原理圖如圖2 所示。

圖2 互感器極性檢測儀整體設(shè)計(jì)方案

3 應(yīng)用效果

3.1 作業(yè)安全性驗(yàn)證

為驗(yàn)證裝置的有效性，對互感器極性檢測儀的現(xiàn)場使用性能進(jìn)行了全面的測試與分析。首先對深處作業(yè)和高處作業(yè)進(jìn)行測試。圖3 為工作人員使用互感器極性檢測儀對位于計(jì)量柜柜體內(nèi)部的互感器進(jìn)行極性檢定工作。檢測儀的運(yùn)用避免了作業(yè)人員深入柜體內(nèi)部進(jìn)行工作，因此也就排除了計(jì)量柜低壓側(cè)向高壓側(cè)反送電等因素給作業(yè)人員帶來的觸電危險(xiǎn)。

圖3 互感器極性檢測儀的“深度”測試

圖4 為作業(yè)人員對位于計(jì)量柜高處的互感器進(jìn)行極性檢定工作，通過運(yùn)用互感器極性檢測儀，使得互感器極性檢定工作的操作更為簡便，也切實(shí)提高了作業(yè)人員的人身安全。

圖4 互感器極性檢測儀進(jìn)行“高度”測試

此外，由于部分工作現(xiàn)場光線較差，特別是未送電的地下室，在采光不好的情況下，由于互感器極性檢測儀在正負(fù)測試觸頭處設(shè)計(jì)了氖管照明裝置，可以有效地提升作業(yè)現(xiàn)場的照明條件，使工作人員可清晰看到柜體內(nèi)部情況，準(zhǔn)確判斷觸頭與設(shè)備接觸情況，大幅提升了互感器極性檢測儀測試結(jié)果的安全性和準(zhǔn)確性。

綜上，互感器極性檢測以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，使用方便，通過合理的裝置連接，無論檢測現(xiàn)場出現(xiàn)什么情況，都可以保證工作人員的人身安全；工作人員單手即可操作，不必借助增高工具；儀器頂部的照明燈可讓工作人員看清計(jì)量柜內(nèi)設(shè)備，大大提高了工作效率和安全可靠性。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

現(xiàn)場測試與使用時(shí)，輸出電壓為5.0 V 的蓄電池作為互感器極性檢測儀輸入電源，測試過程中，由操作人員手動控制檢測儀的開關(guān)以判斷待測互感器的極性。各控制信號的間隔時(shí)間為3～5 s，每組控制信號的持續(xù)導(dǎo)通時(shí)間大約為0.5 s。

為了在實(shí)驗(yàn)室條件下排除干擾因素的影響，我們將對檢測儀輸出信號的衰減性和延遲性2 個(gè)方面對檢測儀的導(dǎo)通率進(jìn)行分析。測試參數(shù)如下：測試輸入信號是電壓為5.0 V 的直流電源，由每0.5 s 通斷一次的自動開關(guān)提供控制信號，在此基礎(chǔ)上得到的互感器極性檢測儀的輸出信號如圖5 所示[1]。

圖5 互感器極性檢測儀的試驗(yàn)輸出信號

由圖5 可以發(fā)現(xiàn)，互感器極性測試儀的輸出電壓為4.9 V，電壓衰減率 ? 為：

式中：Ui為輸入電壓，V；Uo為輸出電壓，V。

由公式（1）可以看出，檢測儀的電壓衰減率為2%，該電壓衰減率可以保證在輸入電壓為5.0 V時(shí)，測試儀的輸出信號能夠保證指示器正常工作。因此，電壓衰減率符合設(shè)計(jì)要求。

由圖5 可以看出，互感器極性測試儀輸出信號的周期為0.55 s，輸出信號的周期延遲率TD為：

式中：To為輸出信號的周期；Ti為輸入信號的周期。

由公式（2）可以看出，檢測儀的周期延遲率為9%。由于檢測儀在正常使用時(shí)，各控制信號的間隔時(shí)間為3～5 s，每組控制信號的持續(xù)導(dǎo)通時(shí)間大約為0.5 s，周期延遲率為9%，其延遲輸出時(shí)間為0.05 s，相對于控制信號的間隔時(shí)間3～5 s 來說，操作人員可以對測試結(jié)果進(jìn)行正常判斷。因此，互感器極性檢測儀的周期延遲率符合設(shè)計(jì)要求[2-3]。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一種新型計(jì)量現(xiàn)場的互感器極性檢測儀，具有3 個(gè)特點(diǎn)：（1）工作人員單手即可操作，不必借助梯、凳等增高工具，有效避免工作人員直接進(jìn)入計(jì)量柜工作，工作安全性大大提高；（2）儀器頂部的照明燈可讓工作人員看清計(jì)量柜內(nèi)設(shè)備；易攜帶、易保存、操作簡單、使用壽命長；（3）互感器極性檢測儀輸出信號的電壓衰減率和周期延遲率試驗(yàn)性能符合設(shè)計(jì)要求。本互感器極性檢測儀對于提高互感器的極性檢查工作的安全性能，確保電能計(jì)量的準(zhǔn)確性具有重要的應(yīng)用價(jià)值。