JJF 2041-2023 互感器二次压降及二次负荷现场测试方法.docx

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1、中华人民共和国国家计量技术规范JJF20412023互感器二次压降及二次负荷现场测试方法tMethodforTransormerSecondaryLoopVolageDropandLoadsetFildTesing-20230630发布20231230实施国家市场监督管理总局发布􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣􀥣􀥣􀥣􀥣

2、􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀧣JJF20412023互感器二次压降及二次负荷现场测试方法ttMethodforTransformerSecondaryLoopVolageDropandLoadsFildTesing􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣􀥣𙪉

3、9;􀥣􀥣􀧣JJF20412023归口单位:全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会主要起草单位:国网浙江省电力有限公司营销服务中心国网浙江省电力有限公司电力科学研究院国家高电压计量站参加起草单位:国网冀北电力有限公司营销服务中心(计量中心)国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心)国网上海市电力公司电力科学研究院宁波三维电测设备有限公司本规范委托全国电磁计量技术委员会高压计量分技术委员会负责解释JJF20412023本规范主要起草人:许灵洁(国网浙江省电力有限公司营销服务中心)吕几凡(国网浙江省电力有限公司电力科学研究院)岳长喜(国家高电

4、压计量站)参加起草人:徐占河国网冀北电力有限公司营销服务中心(计量中心)杨剑国网山东省电力公司营销服务中心(计量中心)袁志文(国网上海市电力公司电力科学研究院)朱重冶(宁波三维电测设备有限公司)JJF20412023目录111112222引言()1范围(1)2引用文件(1)3术语和定义(1)4测试条件(1)4.1环境条件(1)4.2设备要求(1)5测试项目(3)6测试步骤(3)6.1测试前准备(3)6.2电压互感器二次压降测试步骤(3)6.3互感器二次负荷测试步骤(6)7测试结果的处理(8)附录A电压互感器二次压降测试仪工作原理(0)附录B电压互感器二次压降测试仪自校方法(3)附录C电压互感器

5、二次压降测试原始记录格式(5)附录D电压互感器二次负荷测试原始记录格式(7)附录E电流互感器二次负荷测试原始记录格式(9)附录F三相三线接线方式的电压互感器二次压降测试报告内页格式(0)附录G三相四线接线方式的电压互感器二次压降测试报告内页格式(1)附录H电压互感器二次负荷测试报告内页格式(2)附录I电流互感器二次负荷测试报告内页格式(3)JJF20412023引言本规范按照JJF10012011通用计量术语及定义、JJF10712010国家计量校准规范编写规则,并参照GB/T20001.42015标准编写规则第4部分试验方法标准编写要求制定。本规范为首次发布。JJF20412023互感器二次

6、压降及二次负荷现场测试方法1范围本规范规定了运行条件下电压互感器二次回路压降以及电压互感器、电流互感器二次负荷的现场测试方法。2引用文件本规范引用了下列文件:DL/T15172016二次压降及二次负荷现场测试技术规范凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和定义DL/T15172016界定的术语和定义适用于本规范。4测试条件4.1环境条件在互感器二次压降及二次负荷现场测试时,应满足以下环境条件:温度:(-2555);湿度:85%RH;5测量时电网频率:(00.5)Hz。4.2设备要求4.2.1设备选择4.2.1

7、.1电压互感器二次压降现场测试选用有线二次压降测试仪和无线二次压降测试仪,电压互感器二次压降测试仪基本工作原理见附录A;电压互感器和电流互感器二次负荷测试选用互感器二次负荷专用测试仪。4.2.1.2电压互感器二次压降现场测试应优先选用有线二次压降测试仪。若选用无线二次压降测试仪时,则应根据现场环境条件选用不同的压降测试仪。无线二次压降测试仪选用要求如下:a)非阴雨天气、无强电磁场干扰且电压互感器和电能表屏均在户外的场所,可以选用卫星同步法无线压降测试仪;b)电压互感器在户外,电能表屏在室内的场所,可以选用载波同步法或晶振守时同步法无线压降测试仪;c)无线信号被屏蔽等通讯不畅的场所,可以选用光纤

8、同步法无线压降测试仪。1压降测量范围压降误差限值比值差(0.001%10%)测差法:(比值差读数2%+0.0291相位差读数2%+0.001)%直接测量法:0.020%相位差(0.01500)测差法:(相位差读数2%+34.38比值差读数2%+0.1)直接测量法:1.0注:1压降误差限值计算公式中的相位差读数指的是相位差单位为()时的读数;2无线二次压降测试仪同步信号引起的相位误差应包含在其允许误差范围之内;3无线二次压降测试仪可采用卫星对时、载波同步、光纤同步和晶振守时等方式实现同步采样;4载波同步法无线二次压降测试仪通讯距离应大于1km,通讯发射功率的频谱密度在工作频带内应不大于50dBm

9、/Hz,在工作频带外不大于-80dBm/Hz。测试项目测量范围误差限值电压互感器二次负荷测试导纳:(0.150.0)mS,(cos:01)同相分量:(同相分量读数1%+正交分量读数1%+0.01)ms电流互感器二次负荷测试阻抗:(0.150.0),(cos:01)正交分量:(正交分量读数1%+同相分量读数1%+0.01)注:1电压互感器二次负荷测试的误差限值计算公式中的同相分量读数和正交分量读数指的是同相分量和正交分量的单位均为mS时的读数;2电流互感器二次负荷测试的误差限值计算公式中的同相分量读数和正交分量读数指的是同相分量和正交分量均为时的读数。测量分辨力应不低于0.01A,频率显示的分辨

10、力应不低于0.1Hz;表2互感器二次负荷测试仪测量范围和误差限值2JJF204120234.2.2技术要求4.2.2.1电压互感器二次压降测试仪电压互感器二次压降测试仪的技术要求:a)应具备单相、三相压降测量功能,并应能测量互感器端电压、电能表端电压、互感器端与电能表端压降以及压降的比值差和相位差,并自动计算压降误差;b)误差限值应满足表1的要求,其压降的比值差和相位差示值分辨力应不低于0.001%和0.1;表1电压互感器二次压降测试仪测量范围和误差限值c)对被测电压互感器二次回路增加的负荷应不超过0.2VA;d)应能存储自校误差并自动用于压降测试结果修正。4.2.2.2互感器二次负荷测试仪互

11、感器二次负荷测试仪的技术要求:a)应具备电压互感器和电流互感器二次负荷测试功能,应能测量互感器二次负荷的同相分量、正交分量和功率因数,并自动计算出导纳值、阻抗值并折算出互感器额定二次输出时的负荷值;b)二次负荷测量范围和误差限值应满足表2的要求,其导纳测量分辨力应不低于0.01mS,阻抗测量分辨力应不低于0.01,电压测量分辨力应不低于0.01V,电流序号检查内容检查要求1仪器外观检查检查仪器外观是否完好,铭牌和标志是否清晰,接插件是否牢固2仪器通电检查检查仪器各项显示是否正常,供电电池电量是否充足3专用测试线(含电缆盘)绝缘和导通性检查1)检查仪器专用测试线长度是否满足现场测试要求;2)检查

12、仪器专用测试线(含电缆盘)绝缘和导通性是否良好,检查各测试线之间以及测试线与屏蔽线有无短路,防止相间或对地短路;3)使用500V绝缘电阻表检查专用测试线(含电缆盘)的绝缘,且在检查结束后对被测测试线放电4专用测试线屏蔽接地可靠性检查将专用测试线与仪器可靠连接,检查其屏蔽层是否与仪器接地端导通,确保屏蔽层可靠接地JJF20412023c)对被测二次回路增加的负荷应不超过0.2VA。4.2.2.3专用测试线专用测试线技术要求:a)应有明显的A、B、C、N相别标志;b)应采用屏蔽线,插头和接头应与导线连接可靠,不会出现短路和断线;c)插座应安装可靠,内部接头连接牢固。5测试项目测试项目包括电压互感器

13、二次压降测试和互感器二次负荷测试。6测试步骤6.1测试前准备6.1.1每个工作面应至少安排两名测试人员,并在测试前做好各项安全预控措施。6.1.2测试前,应确认被测互感器和电能表均处于运行状态,被测二次回路电压和电流在测试仪器有效测试范围内。6.1.3被测互感器二次回路空气开关处于合闸状态,熔断器、中间触点、联合接线盒、接线端子等接触牢靠,无锈蚀;必要时,使用红外热像仪确认被测互感器二次回路无过热点。6.1.4压降测试仪和二次负荷测试仪使用前,应按表3所列检查要求对其完好性进行检查;压降测试仪使用前必须经过自校,自校方法见附录B。表3仪器设备检查内容一览表6.2电压互感器二次压降测试步骤6.2

14、.1现场接线6.2.1.1接线前,应将有线压降测试仪或无线压降测试仪主机置于计量屏柜侧,无线压降测试仪从机置于互感器侧。.6212对新建、改建工程的电压互感器二次回路压降首次测试时,必须测试电压互感器本体接线盒与电能表输入端之间(简称“全段”)、电压互感器本体接线盒与电压互感3JJF20412023器落地端子箱输入端之间(简称“前段”)和电压互感器落地端子箱电压输入端与电能表输入端之间(简称“后段”)的压降误差,测试接线如图1至图4所示,其中:图1为三相三线计量方式下二次回路“后段”压降现场测试接线图;图2为三相三线计量方式下二次回路“后段”压降现场测试接线图;图3为三相四线计量方式下二次回路

15、“前段”压降现场测试接线图;图4为三相四线计量方式下二次回路“全段”压降现场测试接线图。注:图1和图3测差法接线采用有线压降测试仪,接线时应使用已参与自校的压降测试专用长导线连接互感器侧二次电压端子与压降测试仪相应输入端子。图1三相三线计量方式下二次回路压降现场测试接线图(测差法)图2三相三线计量方式下二次回路压降现场测试接线图(直接测量法)图1图2说明:A、B、C被测电压互感器三相一次运行线电压接入点;a、b、c被测电压互感器本体接线盒三相线电压测试接入点;a、b、c电压互感器落地端子箱三相线电压测试接入点;a、b、c电能表侧三相线电压测试接入点;YYab、bc、ca三相电能表内阻抗。4JJ

16、F20412023图3三相四线计量方式下二次回路压降现场测试接线图(测差法)图4三相四线计量方式下二次回路压降现场测试接线图(直接测量法)图3图4说明:A、B、C、N被测电压互感器三相一次运行电压接入点;N、n被测电压互感器接地端子;Ya、Yb、Yc三相电能表内阻抗。6.2.1.3接线结束后,应经过相序正确性检查再进入二次压降测试环节。6.2.2二次压降测试6.2.2.1测试前应对压降测试仪进行预热。6.2.2.2测试时应同时测取比值差、相位差和压降误差,其原始记录格式见附录C;在测试过程中发现测试数据异常,应查明原因后再测。6.2.2.3压降测试完毕后,应立即拆除所有接线。6.2.3测试数据

17、处理5nn()JJF204120236.2.3.1当前段压降误差不大于0.02%时,则后续测试只需测试后段压降误差,以后段的压降误差作为后续测试时的电压互感器二次压降误差;当前段压降误差大于0.02%,则后续测试测得后段的压降误差后,与首次测试测得的前段压降误差代数和相加后作为后续测试时的电压互感器二次压降误差。16.2.3.2测试两段及以上母线电压互感器的二次压降应在二次回路最大运行负荷下进行,否则应按式()对二次压降误差测试结果进行测算,以测算结果作为被测电压互感器二次回路压降误差。x=x1式中:x最大运行负荷下二次回路压降误差计算值,%;n实际负荷下二次回路压降误差测试值,%;x母线电压

18、互感器所带电能表最大数,只;n测试时被测母线电压互感器二次回路所带电能表数,只。6.3互感器二次负荷测试步骤6.3.1现场接线6.3.1.1应将负荷测试仪置于互感器侧。6.3.1.2电压互感器二次负荷测试时,三相四线接线方式测试电压和测试电流分别取相电压和相电流,三相三线接线方式测试电压和测试电流分别取线电压和线电流,测试接线如图5所示,并确保电压取样点在熔断器、断路器之前靠近电压互感器侧。6.3.1.3电流互感器二次负荷测试时,测试电流和测试电压分别取被测二次电流回路的电流和与之相对应的电流绕组的端电压,测试接线如图6所示,并应确保电压取样点位于电流互感器落地端子箱靠近电流互感器侧。6.3.

19、1.4使用钳形电流互感器测量电流时,应注意钳口方向与出口端子相对应,确保同相分量为正读数。图5电压互感器二次负荷测试接线示意图A、B、C被测电压互感器一次侧相别;a、b、c被测电压互感器二次回路相别;N、n被测电压互感器接地端子;U测量时电压互感器二次绕组输出电压;I测量时电压互感器二次回路负荷电流;Y被测电压互感器二次回路实际负荷6JJF204120231U为电压互感器二次回路负荷电流I相对于二次绕组端输出电压U之间的相位注:I为电流互感器二次绕组负载电压U相对于二次回路输出电流I之间的相位角,图6电流互感器二次负荷测试接线示意图S1、S2被测电流互感器被测二次绕组标志;U测量时电流互感器二

20、次绕组端电压;I测量时电流互感器二次回路电流;Z被测电流互感器被测二次绕组二次实际负荷6.3.2负荷测试6.3.2.1测试前应对负荷测试仪进行预热。6.3.2.2测试电压互感器二次负荷时,应同时测取二次回路导纳Y、电导G、电纳B、功率因数cosU、电压互感器二次绕组输出电压有效值U、二次回路负荷电流有效值I、测试频率f和额定二次电压时的二次实际负荷Su,其原始记录格式见附录D。注:角,单位为()。2对于多绕组电压互感器,除了剩余绕组外,其他绕组均应测量二次回路实际负荷。6.3.2.3测试电流互感器二次负荷时,应同时测取二次回路阻抗Z、电阻R、电抗X、功率因数cosI、电流互感器二次绕组感应电压

21、有效值U、二次回路输出电流有效值I、测试频率f和额定二次电流时的二次实际负荷Si,其原始记录格式见附录E。单位为()。6.3.2.4在负荷测试过程中发现测试数据异常,应查明原因后再测;6.3.2.5负荷测试完毕后,应立即拆除所有接线。6.3.3测试数据处理236.3.3.1电压互感器二次回路导纳和实际负荷分别按式()和式()计算。U()式中:Y=I2Y电压互感器二次回路测得的导纳,mS;I测量时电压互感器二次回路负荷电流有效值,A;U测量时电压互感器二次绕组输出端电压有效值,V。7二次绕组用途负荷允许范围功率因数允许范围计量用2.5VA100%额定二次负荷0.81测量或保护用(25%100%)

22、额定二次负荷注:“”表示不做规定。额定二次电流负荷允许范围功率因数允许范围1A1VA100%额定二次负荷0.815A3.75VA100%额定二次负荷Su=UNY()式中:JJF204120232Su换算到电压互感器额定二次电压时的二次实际负荷,VA;UN电压互感器额定二次电压,V;Y电压互感器二次回路测得导纳,mS。456.3.3.2电流互感器二次回路阻抗和实际负荷分别按式()和式()计算。I()式中:Z=U4Si=INZ()Z电流互感器二次回路测得的阻抗,;U电流互感器二次绕组感应电压有效值,V;I测量时电流互感器二次回路输出电流有效值,A。2式中:Si换算到电流互感器额定二次电流时的二次实

23、际负荷,VA;IN电流互感器额定二次电流,A;Z电流互感器二次回路测得阻抗,。7测试结果的处理7.1电压互感器二次压降测试测试结果应不大于其额定电压的0.2%,测试报告内页格式见附录F和附录G。7.2电压互感器二次负荷测试结果应在表4规定的允许范围之内,测试报告内页格式见附录H。表4电压互感器二次回路实际运行负荷允许范围7.3电流互感器二次负荷测试结果应在表5规定的负荷允许范围之内,测试报告内页格式见附录I。表5电流互感器二次回路实际运行负荷允许范围8JJF204120237.4电压互感器二次压降每两年现场测试一次,电压互感器和电流互感器二次负荷则按需测试。9U0电压互感器二次侧电压;Ux电能

24、表侧电压;U二次压降;Uf二次压降的同相分量;U二次压降的正交分量;电压互感器二次侧电压与电能表侧电压之间的相位误差角U0f=Ux-U0U0UfU0(A.1)U0-UfU0U0(ad)(A.2)JJF20412023附录A电压互感器二次压降测试仪工作原理A.1基于直角坐标系测差法的有线二次压降测试仪工作原理A.1.1直角坐标系的测差法矢量图有线二次压降测试仪通过专用测试线和隔离电压互感器组合形成电压互感器二次回路始末两端电压差压,压降测试仪内部的误差计算方法是基于直角坐标系的测差法,其测量矢量图如图A.1所示。图A.1直角坐标系的测差法矢量图A.1.2压降的比值差和相位差计算方法压降的比值差f

25、和相位差分别按式(A.1)和式(A.2)分析获得。当UfU0时,按照式(A.1)可近似计算得到比值差f:当很小时,按照式(A.2)可近似计算得到相位差:arctan=arctanrA.1.3压降误差计算方法02电压互感器二次回路压降引起的误差按式(A.3)计算:=f2+(.0291)(A.3)式中:压降误差,%;f比值差,%;相位差,()。A.2基于极坐标系的傅里叶算法无线二次压降测试法工作原理A.2.1算法原理与有线二次压降测试仪相比较,无线二次压降测试仪取消了长导线,增加了同步信号和数据传输模块,数据传输模块可以选择载波和无线模块,无线模块具有开阔空地10U0电压互感器侧电压;Ux电能表侧

26、电压式中:f(t)sinntd(t)(A.7)0f(t)cosntd(t)(A.8)02=X0+Xnmsn(t+n)=X0+(nsnnt+bncosnt)(A.4)20f(t)(t)(A.6)a=1b=1X0=1Nk0x()(A.9)an=2Nk0xksnnk2N(A.10)bn=20xkcosnkN(A.11)JJF204120231000m的传输能力,功率不超过1kW。测试仪同步技术包括GPS和北斗卫星同步技术、载波同步技术、晶振守时技术和基于光纤通讯的同步法。无线二次压降测试仪分为主机和从机两部分,在同步机制控制下,分别在互感器侧和电能表侧对三相二次电压的有效值和初相角进行测量,其模型原

27、理基于极坐标系,矢量图见图A.2,计算方法通常采用傅里叶算法。图A.2极坐标系的直接法矢量图对于运行中的电压互感器二次信号,可以用式(A.4)来描述:ii2itx()=X0+X1msn(t+1)+X2msn(t+2)+Xkmsn(t+n)inain=1n=1Xnm各次谐波的幅值;n各次谐波在t=0时刻的初相角;an各次谐波的正弦分量幅值;bn各次谐波的余弦分量幅值。根据傅里叶算法可以求得各次谐波峰值为:22Xnm=an+bn(A.5)X0=12d2n2n将上述公式离散化后得到:N-1k=N-1i=N-1Nk=在研究基波分量情况下,n=1;xk为AD采样得到的各点数据;N为周期采样的点数,T为电

28、压互感器二次信号的周期,在离散情况下:11可以得到正弦全波峰值为a21+b21,初相角为arctan1。t=2fk=k2N(A.12)f=Ux-U0JJF20412023TNba1实际测量过程中,测得互感器侧基波电压为:itu0()=2U0sn(t+0)(A.13)式中:U0互感器侧基波有效值;0互感器侧基波初相角。电能表侧基波电压为:itux()=2Uxsn(t+x)(A.14)式中:Ux电能表侧基波有效值;x电能表侧基波初相角。因此,按照式(A.15)和式(A.16)分别计算得出比值差和相位差为:U0(A.15)=x-0(A.16)A.2.2同步技术A.2.2.1基于GPS和北斗卫星同步基

29、于卫星同步技术的无线压降测试仪,使用GPS和/或北斗秒脉冲同步信号,在现场应通过卫星信号和自校数据确认同步有效后开始测量,使用时应尽量让同步天线置于户外或靠近窗户。A.2.2.2基于载波同步技术和晶振守时技术采用载波同步技术和晶振守时技术的无线压降测试仪,其共同特点是无需同步信号,使用相对方便,载波同步技术采用互相通讯测算延时,经过补偿后计算出准确的相位差,晶振守时原理是利用自校过程的时间,主从机之间互相学习恒温晶振的偏移特性,经过补偿算法后计算出准确相位差。A.2.2.3光纤同步法光纤同步法是利用两根光纤,一根传输数据信号,一根传输同步和通讯信号,虽然也有光纤缆车,但是由于采用了极坐标系的直

30、接测量法,属于无线压降测试仪的范畴。该方法适合现场条件恶劣的如距离远、无线信号被屏蔽等场合。12JJF20412023附录B电压互感器二次压降测试仪自校方法B.1自校方法压降测试仪的接线方式有三相三线和三相四线两种接线方式,自校式时选择的接线方式应与被测电压互感器二次回路接线方式一致;当电压互感器二次回路计量方式为三相四线时,有线压降测试仪与无线压降测试仪自校接线分别如图B.1和图B.2所示;当电压互感器二次回路计量方式为三相三线时,自校时应将压降测试仪专用测试线中的N线在图B.1和图B.2的n处在悬空。图B.1有线二次压降测试仪自校接线示意图(三相四线)图B.2无线二次压降测试仪自校接线示意

31、图(三相四线)13JJF20412023B.2自校时注意事项B.2.1自校时压降测试仪互感器端和电能表端的输入电压应取自同一位置;B.2.2自校时有线二次压降测试仪所配电缆盘释放的专用测试线长度应不小于现场实际测试所需长度,压降测试时专用测试线长度与自校时一致;B.2.3自校结果存储的误差数据应稳定、有效。14委托单位厂站名称线路/开关号空气开关端电压熔断器电压计量接线方式额定电压二次回路电能表数量母线电压互感器二次回路所带电能表最大数测试时被测电压互感器二次回路所带电能表数二次回路电缆2截面积/mm总长度/m互感器接线盒至汇控柜电压输入端长度/m汇控柜电压输出端至电能表输入端长度/m首次测试

32、结果是否做出允许不计互感器接线盒至汇控柜电压输入端压降误差是否测试时环境条件互感器侧温度互感器侧湿度%RH电能表侧温度电能表侧湿度%RH测试仪器名称型号出厂编号制造厂准确度等级校准有效日期设备使用前后情况二次回路检查结果三相三线接线方式1.前段压降测试数据相别比值差/%相位差/()压降误差n/%压降误差估算值x/%ABCB15JJF20412023附录C电压互感器二次压降测试原始记录格式三相四线接线方式相别比值差/%相位差/()压降误差n/%压降误差估算值x/%AOBOCO2.后段压降测试数据三相三线接线相别比值差/%相位差/()压降误差n/%压降误差估算值x/%ABCB三相四线接线相别比值差

33、/%相位差/()压降误差n/%压降误差估算值x/%AOBOCO3.全段压降测试数据三相三线接线相别比值差/%相位差/()压降误差n/%压降误差估算值x/%ABCB三相四线接线相别比值差/%相位差/()压降误差n/%压降误差估算值x/%AOBOCOJJF20412023测试日期测试人员核验人员16委托单位厂站名称线路名称计量接线方式额定二次电压额定二次负荷绕组:1a-1n绕组:2a-2n绕组:3a-3n绕组:二次回路电缆2截面积/mm总长度/m测试时环境条件温度湿度%RH测试仪器名称型号出厂编号制造厂准确度等级校准有效日期设备使用前后情况被测二次回路检查三相四线接线方式二次负荷测试数据互感器端接线位置测试频率Hz被测二次回路电压互感器绕组标志相别电压V