【儀表網(wǎng) 儀表標(biāo)準(zhǔn)】根據(jù)國家市場總局《關(guān)于印發(fā)2022年國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范項(xiàng)目制定、修訂及宣貫計(jì)劃的通知》(市監(jiān)計(jì)量發(fā)〔2022370號(hào))，按照《國家計(jì)量檢定規(guī)程管理辦法》，國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《測量用互感器型式評(píng)價(jià)大綱第8部分:抗直流電流互感器》經(jīng)過前期研究、起草，形成了《征求意見稿》。為進(jìn)一步提高國家計(jì)量技術(shù)規(guī)范質(zhì)量，現(xiàn)向社會(huì)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(shù)及相關(guān)電力設(shè)備的發(fā)展應(yīng)用，使得交流電網(wǎng)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(lì)磁電流將呈現(xiàn)正負(fù)半周不對(duì)稱的形狀，并產(chǎn)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(dǎo)致誤差增大。
 

　　作為用于貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量器具，我國抗直流電流互感器相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)目前只有Q/GDW 11945《抗直流偏磁低壓電流互感器技術(shù)規(guī)范》已發(fā)布，《測量用互感器檢定規(guī)程 第9部分：抗直流電流互感器》在編制，但上述標(biāo)準(zhǔn)主要側(cè)重于誤差試驗(yàn)方法的規(guī)定，缺乏對(duì)其生產(chǎn)制造使用質(zhì)量和計(jì)量相關(guān)性能統(tǒng)一要求的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)推薦的產(chǎn)品尺寸過大，變比覆蓋不全，隨著新材料和新工藝應(yīng)用，現(xiàn)有抗直流互感器也有很大技術(shù)提升，但是現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)在諸如偏心影響量、低直流分量下的誤差等指標(biāo)上沒有相應(yīng)規(guī)定。由于缺少相應(yīng)的國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，無法統(tǒng)一全系列抗直流互感器產(chǎn)品技術(shù)要求，導(dǎo)致我國相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，因此該項(xiàng)目為國內(nèi)亟需，制定抗直流電流互感器的型式評(píng)價(jià)大綱，有利于規(guī)范、統(tǒng)一國內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)，使其成為評(píng)價(jià)抗直流電流互感器產(chǎn)品質(zhì)量的技術(shù)依據(jù)。
 

　　本大綱依據(jù)JJF 1016-2014《計(jì)量器具型式評(píng)價(jià)大綱編寫導(dǎo)則》、JJF 1015-2014《計(jì)量器具型式評(píng)價(jià)通用規(guī)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(hù)等級(jí)(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(yàn)技術(shù)　第1部分：一般定義及試驗(yàn)要求；GB/T 16927.2 高電壓試驗(yàn)技術(shù)　第2部分：測量系統(tǒng)；GB/T 16927.4 高電壓和大電流試驗(yàn)技術(shù)　第4部分：試驗(yàn)電流和測量系統(tǒng)的定義和要求；GB/T 20138 電器設(shè)備外殼對(duì)外界機(jī)械碰撞的防護(hù)等級(jí)(IK代碼)；GB/T 20840.2-2014 互感器第2部分：電流互感器的補(bǔ)充技術(shù)要求。
 

　　本《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了抗直流電流互感器進(jìn)行型式評(píng)價(jià)時(shí)需要進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)結(jié)果的處理等內(nèi)容，其中法制管理要求，包含：計(jì)量單位、外部結(jié)構(gòu)、標(biāo)志等；計(jì)量要求，包括準(zhǔn)確度級(jí)別、測量區(qū)間、繞組極性、誤差限值等；通用技術(shù)要求，包括使用環(huán)境要求、技術(shù)要求等；型式評(píng)價(jià)項(xiàng)目一覽表；提供樣機(jī)的數(shù)量及樣機(jī)的使用方式；試驗(yàn)項(xiàng)目的試驗(yàn)方法和條件以及數(shù)據(jù)處理和合格判據(jù)等。
 

　　范圍：
 

　　本規(guī)程規(guī)定了適用于安裝在電力系統(tǒng)中用于計(jì)量與測量的抗直流電流互感器檢定，目前產(chǎn)品都是低壓抗直流電流互感器，因此本規(guī)程的針對(duì)是0.4kV電壓等級(jí)抗直流電流互感器。
 

　　術(shù)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(shù)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(shí)仍然具備一定計(jì)量準(zhǔn)確性。這種互感器的性能仍然會(huì)受到直流分量的影響，只是經(jīng)過專門的設(shè)計(jì)后，其影響遠(yuǎn)小于普通互感器，可以比較準(zhǔn)確的傳變一次電流的交流分量。行業(yè)內(nèi)普遍稱這種互感器為抗直流互感器。英文寫法按照國內(nèi)外行業(yè)習(xí)慣規(guī)范為 DC immune current transformer。
 

　　計(jì)量性能要求：
 

　　通常使用的測量用電流互感器準(zhǔn)確度有 0.2S、0.2、0.5S、0.5 級(jí)，但是在直流分量下普通電流互感器誤差會(huì)增大嚴(yán)重超出誤差限值。電力互感器勵(lì)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(shè)備用戶產(chǎn)生的直流分量超過1%的情況并不少見，該現(xiàn)象使互感器工作點(diǎn)接近飽和區(qū)，將顯著地導(dǎo)致比值差往負(fù)方向移動(dòng)，相位差往正方向移動(dòng)，隨著直流分量的增加普通電流互感器誤差會(huì)變大直至嚴(yán)重超出誤差限值，由于電流互感器的國標(biāo)沒有直流下準(zhǔn)確度的規(guī)定，而不同大小的直流分量對(duì)互感器準(zhǔn)確度的影響不同，根據(jù)IEC 62053-21《靜止式有功電能表(1級(jí)和2級(jí))》對(duì)電能表半波電流下誤差限值規(guī)定分別是1級(jí)表為3%、2級(jí)表為6%，同時(shí)綜合考慮目前抗直流互感器技術(shù)水平、對(duì)電能計(jì)量影響以及積累的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終確定電流互感器在直流分量下的準(zhǔn)確度等級(jí)2級(jí)(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(jié)構(gòu)，其中普通鐵芯部分在10%直流分量的最小測量點(diǎn)時(shí)已經(jīng)飽和，這時(shí)由抗飽和鐵芯部分起勵(lì)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(guān)系。因此在工頻疊加10%直流(除了5%測量點(diǎn)為過渡狀態(tài)外)和半波的不同測量點(diǎn)誤差限值統(tǒng)一定為比差為2%；角差為200分，這是由抗直流互感器本身勵(lì)磁特性決定的，同時(shí)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)也證明抗直流互感器在工頻疊加10%直流和半波不同點(diǎn)低端和高端下誤差變化遠(yuǎn)小于普通電流互感器，數(shù)據(jù)可見附件試驗(yàn)報(bào)告。
 

　　小電流誤差測量點(diǎn)：
 

　　以普通電流互感器為例，在有直流分量情況下主磁通將會(huì)出現(xiàn)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(lì)磁。由于鐵芯的勵(lì)磁特性是非線性，隨著直流分量的增加，勵(lì)磁電流將呈現(xiàn)正負(fù)半周不對(duì)稱的形狀，并產(chǎn)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(dǎo)致誤差增大。通過試驗(yàn)項(xiàng)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(duì)誤差影響只有萬分之五以內(nèi)，但從5%開始就影響比較明顯，超過千分之一，當(dāng)直流含量超過10%時(shí)，鐵芯進(jìn)入飽和區(qū)，磁導(dǎo)率變化不大，因此交直流誤差試驗(yàn)的測量點(diǎn)從5%開始。
 

　　抗直流電流互感器量值溯源：
 

　　針對(duì)抗直流互感器互感器量值溯源，本規(guī)程在以前相關(guān)規(guī)程的基礎(chǔ)上增加了數(shù)字比較法的有關(guān)內(nèi)容，因此本規(guī)程中的基本誤差試驗(yàn)可以采用模擬比較法和數(shù)字比較法兩種方法進(jìn)行誤差測量。傳統(tǒng)上一般采用模擬比較法進(jìn)行檢定，數(shù)字比較法在GB/T 20840.8 《電子式電流互感器》中有簡要規(guī)定，相關(guān)誤差測量裝置的技術(shù)要求在DL/T 1394《電子式電流、電壓互感器校驗(yàn)儀技術(shù)條件》有規(guī)定，目前針對(duì)抗直流互感器、諧波互感器等新型互感器采用數(shù)字比較法的情況也逐漸普遍。工作組使用模擬比較法校驗(yàn)裝置和數(shù)字比較法校驗(yàn)裝置對(duì)不同變比電流互感器的誤差進(jìn)行測試(由于模擬比較法校驗(yàn)裝置只能工作在50Hz，因此僅比對(duì)工頻試驗(yàn)數(shù)據(jù))，試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)和結(jié)果數(shù)據(jù)見試驗(yàn)報(bào)告中第二部分：試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目的第3項(xiàng)試驗(yàn)“基本誤差測量”部分所示。對(duì)同一臺(tái)試品采用兩種方法的試驗(yàn)結(jié)果分析比較表明，兩種方法試驗(yàn)結(jié)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(nèi)，可以認(rèn)為數(shù)字比較法達(dá)到了實(shí)用化條件。另外本規(guī)程在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出了數(shù)字比較法的測量線路和儀器設(shè)備要求，并使用符合本規(guī)程要求的儀器設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果數(shù)據(jù)見試驗(yàn)報(bào)告中第二部分：試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目的第3項(xiàng)試驗(yàn)“基本誤差測量”部分所示，說明試驗(yàn)結(jié)果能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
 

　　數(shù)字比較法誤差分配：
 

　　根據(jù)傳統(tǒng)互感器的檢定規(guī)程JJG 1021，規(guī)定使用差值法測量互感器的誤差，因此對(duì)校驗(yàn)儀準(zhǔn)確度的要求不高，規(guī)程要求：“在檢定環(huán)境條件下，誤差測量裝置引起的測量誤差，應(yīng)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(yàn)儀是2級(jí)，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(biāo)準(zhǔn)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(duì)于抗直流互感器校驗(yàn)系統(tǒng)，由于其采用了數(shù)字比較法測量方法需要對(duì)各部分誤差進(jìn)行重新分配，其誤差測量裝置最佳的準(zhǔn)確度等級(jí)為0.02級(jí)，即滿足優(yōu)于0.2級(jí)互感器的1/5。因此要求標(biāo)準(zhǔn)互感器誤差不超過被測互感器1/10，即優(yōu)于0.02級(jí)。交直流通用電流比例標(biāo)準(zhǔn)裝置作為檢測電流互感器抗直流性能的參考標(biāo)準(zhǔn)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(jí)，交直流通用電流比例標(biāo)準(zhǔn)裝置需要高于0.02級(jí)。這樣不管是對(duì)誤差測量裝置還是標(biāo)準(zhǔn)交直流通用互感器技術(shù)上都是便于實(shí)現(xiàn)的。
 

　　交直流參考標(biāo)準(zhǔn)器的量值溯源：
 

　　數(shù)字比較法校驗(yàn)裝置中的交直流標(biāo)準(zhǔn)器分別在交流和直流下進(jìn)行溯源，為了驗(yàn)證交流電流和直流電流是否互相干擾測量準(zhǔn)確度，試驗(yàn)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(yàn)設(shè)備參數(shù)和結(jié)果數(shù)據(jù)如試驗(yàn)報(bào)告中第二部分：試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目的第10項(xiàng)試驗(yàn)“參考標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)誤差，都不超過限值，且相互之間干擾很小，可以滿足計(jì)量性能要求。
 

　　為了進(jìn)一步證明交直流標(biāo)準(zhǔn)器在半波下計(jì)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(biāo)準(zhǔn)器在半波下進(jìn)行誤差試驗(yàn)，測試變比為100/1和1500/1交直流標(biāo)準(zhǔn)器半波性能，其中測試變比1500/1時(shí)交直流標(biāo)準(zhǔn)器穿心3匝，試驗(yàn)設(shè)備參數(shù)和結(jié)果數(shù)據(jù)如試驗(yàn)報(bào)告中第二部分：試驗(yàn)驗(yàn)證項(xiàng)目的第11項(xiàng)試驗(yàn)“參考標(biāo)準(zhǔn)器半波下的測量性能驗(yàn)證”所示。可以看出在半波下，交直流標(biāo)準(zhǔn)器的誤差不超過0.2%，完全滿足檢定半波準(zhǔn)確度等級(jí)為2級(jí)的抗直流電流互感器計(jì)量要求。