1、电子式互感器性能检测及问题分析摘要：电子式互感器在中国的试点运行过程中的可靠性和稳定性较差，故障率较高。为促进电子式互感器关键技术的研究，提高电子式互感器运行的可靠性、稳定性和精确度，本文对一些电子式互感器性能进行了检测和分析。 关键词：电子式电流互感器；性能检测；问题分析 中图分类号：F407.63 文献标识码：A 文章编号： 一、检测对象 本次性能检测产品传感原理不限，结构型式为独立支柱式，具体参数规定为：电子式电流互感器额定电压 110kv、额定电流 600A、准确级0.2S/5P30、额定二次输出为数字信号；电子式电压互感器额定电压110kv、准确级 0.2/3P，额定二次输出为数字信
2、号。 二、检测项目 1、基本准确度测试 （1）电子式电流互感器除满足 GB/T20840.82007 要求外，增加以下补充要求： 为考核产品传感器的稳定性和二次算法选取是否恰当，增加了稳定性要求，具体规定为：在 100%和 5%额定电流下，分别测试电子式电流互感器 10min 内的误差，要求其最大值与最小值之差不能超过对应点误差限值的 1/2。 为考核周围磁场环境对产品准确度的影响，增加抗干扰性要求，具体规定为：按实际运行中，两相之间距离 L，在离试品一次导杆 L 处施加 1 同相，大小为试品额定电流的干扰电流，要求试品各点误差均不超出其限值。 为考核产品温度或振动补偿是否合理，增加线性度要求
3、，具体规定为：测试过程中，除标准规定的 1%、5%、20%、100%和 120%额定电流测量点外，随机增加 2 个电流测量点，记录误差数据。 （2）电子式电压互感器除满足 GB/T20840.72007 要求外，增加以下补充要求： 为考核产品传感器的稳定性和二次算法选取是否恰当，增加稳定性要求，具体规定为：在 100%额定电压测量点，记录误差数据在 10min内的波动范围，要求其最大值与最小值之差不能超过对应点误差限值的1/2。 为考核周围环境对产品准确度的影响，增加抗干扰性要求，具体规定为：记录试品置于高低温箱内外误差数据的变化，杂散电容的影响引起的误差变化不超过误差限值。 为考核产品温度或
4、振动补偿是否合理，增加线性度要求，具体规定为：测试过程中，除标准规定的 2%、5%、80%、100%、120%和 150%额定电压测量点外，随机增加电压测量点，记录误差数据。 2、温度循环准确度测试 产品由于制造工艺缺陷、元器件温度系数不匹配、温度补偿算法选取不合理等，温度循环测试容易出现误差超差现象，因此本次测试将温度循环准确度测试作为考核重点，并且在国家标准的基础上扩大测试环境温度范围，增加温度测量点。如图 1 所示，测试过程中 15 个温度测量点的误差数据都应在准确限值内，其中第 3 测量点、第 9 测量点和第 13测量点分别为升温、降温和恢复环境温度过程中温度达到设定值时刻的测量点，在
5、满足温度变化速率条件下，这 3 点的数据也应满足标准要求。本次性能检测提高标准要求，在每个环境温度升温和降温过程中增加 1 个测量点，即在 1、3 测量点之间，3、7 测量点之间，7、7 测量点之间，11、13 测量点之间分别增加 1 个测量点，以便动态检测电子式互感器准确度随温度变化量。温度循环测试按下图进行，图中热时间常数 由制造方提供。 图 1 温度循环准确度测试 （1）电磁兼容测试 电子式互感器现场运行过程中电磁环境较为复杂，导致运行故障率较高。本次性能检测电磁兼容测试针对产品的合并单元和一次采样单元进行，测试内容按照国家标准进行，只是对标准中电磁兼容的判据作出了修改，即将标准中抗扰度
6、要求的评价准则由 B 级提高到 A 级。 （2）可靠性评估 电子式互感器的稳定性和可靠性是目前的研究重点和难点。本次性能检测根据测试条件和测试能力，提出针对不同原理的电子式互感器的可靠性评估方案。 故障自诊断试验 对采集器与一次本体一起安装的电子式互感器，通过剪断或拔出采集器与合并单元光纤，检查合并单元输出数字状态位是否正确置采样数据无效，并正确给出互感器需要检修警告。对采集器与合并单元一起安装的电子式互感器，通过剪断或拔出一次本体与采集器光纤、采集器与合并单元光纤，检查合并单元输出数字状态位是否正确置采样数据无效，并正确给出互感器需要检修警告。 双电源供能可靠性试验 本试验适用于采集器供电为
7、激光供能与线路取能切换的电子式电流互感器。双路电源的无缝切换性能要求：一次电流在切换值附近往复波动时，采集器双路电源应能无缝切换，采集器应正常工作。 双路电源的供电稳定性要求：一次电流在切换值附近频繁切换时，双路电源应稳定工作，采集器应正常工作。 低温投切可靠性试验 本项试验可与温度循环准确度测试同时进行，电子式互感器户外、户内部分均处于最低温时，切断所有供电电源并保持 0.5h 以后，合上供电电源，检查其是否正常启动和工作，并保证其准确度等级不发生变化。三、检测结果与分析 1、有源电子式电流互感器 （1）电磁兼容测试导致产品故障 本次性能检测电磁兼容测试导致产品故障率最高，占比达 29%，主
8、要问题包括： 设备受空间电磁辐射干扰影响较大，机箱屏蔽设计不合理。 设备电源端子骚扰电压超标，电源端口设计不合理。 设备在浪涌抗扰度测试过程中出现通信中断、系统复位、输出波形畸变或者电源损坏，设备电源口在浪涌抑制方面未采取合理措施，或者电路设计方面未解决浪涌信号所产生的高频传导或辐射干扰对电路的影响。 （2）温度循环测试导致产品故障 本次性能检测温度循环测试温度范围统一规定为户外部分-40+70，户内部分-5+55，温度循环测试导致产品故障率占比19%，主要问题包括： 采用 SF6 绝缘的产品密封破坏，气体泄漏。 高温时采集器激光供能不正常，采集器无法正常工作。 由于低功率铁芯线圈取样电阻高低
9、温性能不稳定，导致产品误差超出标准要求或者输出异常。建议的改进措施为：更换能耐受-40低温的密封圈和适当提高密封圈的设计压缩率；采取措施增加产品激光功能模块的散热功能；选择耐高低温的电子元器件。 2、无源电子式电流互感器 （1）小电流测试时误差测试异常 本次性能检测小电流测试出现异常故障率最高，占比达 24%。具体表现为误差数据稳定性不满足要求，即在 5%和 100%额定电流测量点，误差数据在 10min 内的波动范围超过对应点误差限值的 1/2。 光学电流互感器的误差波动主要出现在全光纤原理的电流互感器，误差波动主要是由互感器白噪声对测试结果的干扰造成，从噪声机理和试验中发现，对测量准确度影
10、响较大的噪声大多集中于几十到几百 Hz 的频段内；产品在设计和制造工艺上的区别，也导致误差结果的差异性。 （2）有源电子式电压互感器 有源电子式电压互感器在检测过程中存在的主要问题有：电磁兼容测试导致产品故障、隔离开关分合测试导致产品故障、温度循环测试导致产品故障、雷电冲击测试导致采集器故障、绝缘击穿等。有源电子式电压互感器电磁兼容测试导致产品故障率最高，占比达 54%，隔离开关分合测试导致产品故障率也达 23%。有源电子式电流互感器部分产品采集器处于高电位，采用激光供电的方式；有源电子式电压互感器采集器处于地电位，采用外部直流电源供电，因此更容易受到电磁兼容影响，故障率高于有源电子式电流互感器。有源电压互感器电磁兼容故障现象与故障原因与电流互感器基本一致。 结束语 通过开展电子式互感器性能检测、宣传关键设备生产质量控制的成功经验、组织技术交流研讨等一系列工作，共同分析解决电子式互感器在检测试验、现场运行中出现的问题，有利于引导制造企业改进产品设计、完善生产流程、提高产品标准、提升产品质量，推动电子式互感器的健康发展。 参考文献 1谭洪恩,胡浩亮,雷民,章述汉,李前,李鹤,李登云.电子式互感器现场校准技术实验分析J.高电压技术,2010.
