【儀表網 儀表標準】根據國家市場總局《關于印發2022年國家計量技術規范項目制定、修訂及宣貫計劃的通知》(市監計量發〔2022370號)，按照《國家計量檢定規程管理辦法》，國家計量技術規范《測量用互感器型式評價大綱第8部分:抗直流電流互感器》經過前期研究、起草，形成了《征求意見稿》。為進一步提高國家計量技術規范質量，現向社會公開征求意見，意見反饋截止日期為2022年12月15日。
 

　　近年來，隨著交直流輸電工程、新型用電技術及相關電力設備的發展應用，使得交流電網的直流分量呈逐年上升趨勢。隨著直流分量的增加，互感器中勵磁電流將呈現正負半周不對稱的形狀，并產生大量諧波，使得電流互感器的傳變特性變差，最終使鐵芯飽和，導致誤差增大。
 

　　作為用于貿易結算的計量器具，我國抗直流電流互感器相關標準目前只有Q/GDW 11945《抗直流偏磁低壓電流互感器技術規范》已發布，《測量用互感器檢定規程 第9部分：抗直流電流互感器》在編制，但上述標準主要側重于誤差試驗方法的規定，缺乏對其生產制造使用質量和計量相關性能統一要求的標準。企業標準推薦的產品尺寸過大，變比覆蓋不全，隨著新材料和新工藝應用，現有抗直流互感器也有很大技術提升，但是現有標準在諸如偏心影響量、低直流分量下的誤差等指標上沒有相應規定。由于缺少相應的國家產品標準，無法統一全系列抗直流互感器產品技術要求，導致我國相關企業的產品質量參差不齊，因此該項目為國內亟需，制定抗直流電流互感器的型式評價大綱，有利于規范、統一國內產品的技術指標，使其成為評價抗直流電流互感器產品質量的技術依據。
 

　　本大綱依據JJF 1016-2014《計量器具型式評價大綱編寫導則》、JJF 1015-2014《計量器具型式評價通用規范》編制而成。本大綱引用下列文件：JJG 313 測量用電流互感器；GB/T 3954 電工圓鋁桿；GB/T 4208 外殼防護等級(IP代碼) ；GB/T 5585.1 電工用銅、鋁及其合金母線　第1部分：銅和銅合金母線；GB/T 16927.1 高電壓試驗技術　第1部分：一般定義及試驗要求；GB/T 16927.2 高電壓試驗技術　第2部分：測量系統；GB/T 16927.4 高電壓和大電流試驗技術　第4部分：試驗電流和測量系統的定義和要求；GB/T 20138 電器設備外殼對外界機械碰撞的防護等級(IK代碼)；GB/T 20840.2-2014 互感器第2部分：電流互感器的補充技術要求。
 

　　本《標準》規定了抗直流電流互感器進行型式評價時需要進行的試驗項目、試驗方法、試驗結果的處理等內容，其中法制管理要求，包含：計量單位、外部結構、標志等；計量要求，包括準確度級別、測量區間、繞組極性、誤差限值等；通用技術要求，包括使用環境要求、技術要求等；型式評價項目一覽表；提供樣機的數量及樣機的使用方式；試驗項目的試驗方法和條件以及數據處理和合格判據等。
 

　　范圍：
 

　　本規程規定了適用于安裝在電力系統中用于計量與測量的抗直流電流互感器檢定，目前產品都是低壓抗直流電流互感器，因此本規程的針對是0.4kV電壓等級抗直流電流互感器。
 

　　術語和定義：
 

　　工作組參考GB/T 20840.2-2014和GB/T 2900.94-2015給出了抗直流電流互感器、基波含有率、直流含有率、基波含有率偏差、直流含有率偏差、數字比較法、模擬比較法等定義。其中抗直流電流互感器定義為安裝于電力線路上的一種具有抗直流偏磁功能的電流互感器，直流偏磁主要是指一次交流電流中含有直流分量，而抗直流互感器此時仍然具備一定計量準確性。這種互感器的性能仍然會受到直流分量的影響，只是經過專門的設計后，其影響遠小于普通互感器，可以比較準確的傳變一次電流的交流分量。行業內普遍稱這種互感器為抗直流互感器。英文寫法按照國內外行業習慣規范為 DC immune current transformer。
 

　　計量性能要求：
 

　　通常使用的測量用電流互感器準確度有 0.2S、0.2、0.5S、0.5 級，但是在直流分量下普通電流互感器誤差會增大嚴重超出誤差限值。電力互感器勵磁電流在正常情況下不大于一次電流的0.5%，但非線性的用電設備用戶產生的直流分量超過1%的情況并不少見，該現象使互感器工作點接近飽和區，將顯著地導致比值差往負方向移動，相位差往正方向移動，隨著直流分量的增加普通電流互感器誤差會變大直至嚴重超出誤差限值，由于電流互感器的國標沒有直流下準確度的規定，而不同大小的直流分量對互感器準確度的影響不同，根據IEC 62053-21《靜止式有功電能表(1級和2級)》對電能表半波電流下誤差限值規定分別是1級表為3%、2級表為6%，同時綜合考慮目前抗直流互感器技術水平、對電能計量影響以及積累的大量試驗數據，最終確定電流互感器在直流分量下的準確度等級2級(比值差2%，相位差200′)。
 

　　另外，由于抗直流互感器互感器采用普通鐵芯、抗飽和鐵芯雙鐵芯原理結構，其中普通鐵芯部分在10%直流分量的最小測量點時已經飽和，這時由抗飽和鐵芯部分起勵磁作用，抗飽和鐵芯的磁化曲線在飽和之前線性度很好，接近于直線。其誤差曲線的線性度也較好，和直流量變化沒有直接的比例關系。因此在工頻疊加10%直流(除了5%測量點為過渡狀態外)和半波的不同測量點誤差限值統一定為比差為2%；角差為200分，這是由抗直流互感器本身勵磁特性決定的，同時大量的試驗數據也證明抗直流互感器在工頻疊加10%直流和半波不同點低端和高端下誤差變化遠小于普通電流互感器，數據可見附件試驗報告。
 

　　小電流誤差測量點：
 

　　以普通電流互感器為例，在有直流分量情況下主磁通將會出現直流偏磁，直流磁通與交流磁通相互疊加，且直流分量全部用來勵磁。由于鐵芯的勵磁特性是非線性，隨著直流分量的增加，勵磁電流將呈現正負半周不對稱的形狀，并產生大量諧波，使得電流互感器的傳變特性變差，最終使鐵芯飽和，導致誤差增大。通過試驗項目組測量了普通電流互感器在0%～20%直流分量下誤差，以直流含量來看，1%直流分量作用較小，對誤差影響只有萬分之五以內，但從5%開始就影響比較明顯，超過千分之一，當直流含量超過10%時，鐵芯進入飽和區，磁導率變化不大，因此交直流誤差試驗的測量點從5%開始。
 

　　抗直流電流互感器量值溯源：
 

　　針對抗直流互感器互感器量值溯源，本規程在以前相關規程的基礎上增加了數字比較法的有關內容，因此本規程中的基本誤差試驗可以采用模擬比較法和數字比較法兩種方法進行誤差測量。傳統上一般采用模擬比較法進行檢定，數字比較法在GB/T 20840.8 《電子式電流互感器》中有簡要規定，相關誤差測量裝置的技術要求在DL/T 1394《電子式電流、電壓互感器校驗儀技術條件》有規定，目前針對抗直流互感器、諧波互感器等新型互感器采用數字比較法的情況也逐漸普遍。工作組使用模擬比較法校驗裝置和數字比較法校驗裝置對不同變比電流互感器的誤差進行測試(由于模擬比較法校驗裝置只能工作在50Hz，因此僅比對工頻試驗數據)，試驗設備參數和結果數據見試驗報告中第二部分：試驗驗證項目的第3項試驗“基本誤差測量”部分所示。對同一臺試品采用兩種方法的試驗結果分析比較表明，兩種方法試驗結果的差異均不超過誤差限值五分之一，在可接受的不確定度范圍內，可以認為數字比較法達到了實用化條件。另外本規程在相關標準的基礎上，提出了數字比較法的測量線路和儀器設備要求，并使用符合本規程要求的儀器設備進行試驗驗證，結果數據見試驗報告中第二部分：試驗驗證項目的第3項試驗“基本誤差測量”部分所示，說明試驗結果能夠滿足標準要求。
 

　　數字比較法誤差分配：
 

　　根據傳統互感器的檢定規程JJG 1021，規定使用差值法測量互感器的誤差，因此對校驗儀準確度的要求不高，規程要求：“在檢定環境條件下，誤差測量裝置引起的測量誤差，應不大于被檢互感器基本誤差限值的1/10”。目前使用量最大的互感器校驗儀是2級，由于是誤差的誤差，容易滿足要求。其各部分誤差影響量要求如表1所示。即標準互感器和誤差測量裝置總誤差不大于被測互感器的3/10，而對于抗直流互感器校驗系統，由于其采用了數字比較法測量方法需要對各部分誤差進行重新分配，其誤差測量裝置最佳的準確度等級為0.02級，即滿足優于0.2級互感器的1/5。因此要求標準互感器誤差不超過被測互感器1/10，即優于0.02級。交直流通用電流比例標準裝置作為檢測電流互感器抗直流性能的參考標準器，其誤差不超過被檢電流互感器1/10，即被檢互感器若為0.2級，交直流通用電流比例標準裝置需要高于0.02級。這樣不管是對誤差測量裝置還是標準交直流通用互感器技術上都是便于實現的。
 

　　交直流參考標準器的量值溯源：
 

　　數字比較法校驗裝置中的交直流標準器分別在交流和直流下進行溯源，為了驗證交流電流和直流電流是否互相干擾測量準確度，試驗在交流測量下施加10%直流分量，在直流測量下施加相同交流電流有效值，試驗設備參數和結果數據如試驗報告中第二部分：試驗驗證項目的第10項試驗“參考標準器交直流相互影響”部分所示，可以看出交流和直流條件下校驗誤差，都不超過限值，且相互之間干擾很小，可以滿足計量性能要求。
 

　　為了進一步證明交直流標準器在半波下計量性能，選用100A精密分流器(A40B)和500A精密分流器(TH0420)作為參考標準器在半波下進行誤差試驗，測試變比為100/1和1500/1交直流標準器半波性能，其中測試變比1500/1時交直流標準器穿心3匝，試驗設備參數和結果數據如試驗報告中第二部分：試驗驗證項目的第11項試驗“參考標準器半波下的測量性能驗證”所示?？梢钥闯鲈诎氩ㄏ?，交直流標準器的誤差不超過0.2%，完全滿足檢定半波準確度等級為2級的抗直流電流互感器計量要求。