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電力技術
實測負荷的功率因數測量試驗儀（西門子技術）
時間：2023-03-05
中試控股技術研究院魯工為您講解： 實測負荷的功率因數測量試驗儀（西門子技術）
ZSCPT-120P變頻互感器綜合特性測試儀
參考標準：GB20840.1，GB20840.2，GB20840.3
保護用互感器主要要求：
1、絕緣可靠，
2、足夠大的準確限值系數，
3、足夠的熱穩定性和動穩定性。
保護用互感器在額定負荷下能夠滿足準確級的要求最大一次電流叫額定準確限值一次電流。準確限值系數就是額定準確限值一次電流與額定一次電流比。當一次電流足夠大時鐵芯就會飽和起不到反映一次電流的作用，準確限值系數就是表示這種特性。保護用互感器準確等級5P、10P，表示在額定準確限值一次電流時的允許誤差5%、10% 線路發生故障時的沖擊電流產生熱和電磁力，保護用電流互感器必須承受。二次繞組短路情況下，電流互感器在一秒內能承受而無損傷的一次電流有效值，稱額定短時熱電流。二次繞組短路情況下，電流互感器能承受而無損傷的一次電流峰值，稱額定動穩定電流。
保護用電流互感器分為：1、過負荷保護電流互感器，2、差動保護電流互感器，3、接地保護電流互感器(零序電流互感器)。
一、極性的判斷及二次線的聯接
以雙圈變壓器差動保護接線為例，簡要說明如何判斷電流互感器極性以及正確的零序電流互感器二次接線。新安裝設備的實驗報告中，往往是各種實驗技術數據都很全，所有實驗都合格，唯獨沒有電流互感器極性及接線方面的記錄，由于驗收工作欠仔細，且電流互感器極性及接線方面出些差錯，不容易被發現，結果在設備運行后，在某一特定條件下暴露出問題，造成保護誤動或拒動。
1. 正確的電流互感器的二次接線方式
(1)變壓器按Y/△-11接線時，兩側電流之間有30。的相位差，即同相的低壓側電流超前高壓側電流30。，為了消除這一不平衡電流，差動保護的電流互感器二次側應采用△/Y接線，如圖2所示。根據電流相位關系做出向量圖，因2組電流互感器的二次線電流同相位，若不考慮其它因素的影響，流入差動繼電器的各相電流均應為0。
變壓器高壓側即原邊一次線圈接成Y，則與其對應的高壓側電流互感器二次接線應接成△型，將A相電流互感器的負端子與B相電流互感器的正端子聯接后，引出a相線電流;B相負端子與C相正端子聯接后，引出b相線電流;C相負端子與A相正端子聯接后，引出c相線電流。變壓器低壓側，即副邊一次線圈接成△，則與其對應的低壓側電流互感器二次接線應接成Y型。如電流互感器為減極性，并假定靠母線側為正，電流互感器的正端子聯接在一起，作為中性線。
2.電流互感器的極性判斷
電流互感器一次和二次線圈間的極性，應按減極性標注，如圖1所示，L1和K1為同極性端子(L2和K2也為同極性端子)。標注電流互感器極性的方法是在同極性端子上注以“*”號，從圖1可以看出，當一次電流從極性端子L1流入時，在二次繞組中感應出的電流應從極性端子K1流出。
(2)一般的過電流保護只靠動作時限獲得選擇性，但對雙側電源線路和環形網絡，不能滿足選擇性的要求，為實現保護的選擇性，在各電流保護上加裝一方向元件，便構成方向過流保護。
方向元件能反映功率方向，當功率由母線流向線路時(D1點短路)，功率方向為“正”，保護動作;當功率由線路流向母線時(D2點短路)，功率方向為“負”，保護不動作。對于110 kV線路選用的零序方向保護及距離保護，電流互感器的極性都與裝置運行后能否正確動作息息相關。
二、 防范措施
(1) 在實驗報告中也應明確寫明電流互感器同名端的測試方法、測試結果、接線方式。
(2)保護整定計算人員，可在定值單上對特殊線路的電流互感器極性作明確要求，如以母線為基準，故障電流由母線流向線路為正，裝置應可靠動作;故障電流由線路流向母線為負，裝置應不動作。
(3)在生產實踐中，由于電流互感器極性及接線不正確，造成保護裝置誤動和拒動，由此而引起的停電事故時有發生，實驗人員應注意理論知識的學習，熟悉各種保護的動作原理，充分認識電流互感器極性及接線的重要性，嚴格按設計圖施工。
(4)按照質量管理要求，設備驗收時使用的設備驗收表格中應增加那些通常容易被忽視卻很重要的項目，如電流互感器同名端的測試方法、測試結果、接線方式是否正確等。
電壓互感器的接線方式很多，常見的有以下幾種：
電壓互感器：
(1) 用一臺單相電壓互感器來測量某一相對地電壓或相間電壓的接線方式
(2) 用兩臺單相互感器接成不完全星形，也稱V—V接線，用來測量各相間電壓，但不能測相對地電壓，廣泛應用在20KV以下中性點不接地或經消弧線圈接地的電網中。
(3) 電容式電壓互感器接線形式。
在中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中，為了測量相對地電壓，PT一次繞組必須接成星形接地的方式。
(4) 用三臺單相三繞組電壓互感器構成YN，yn，d0或YN，y，d0的接線形式，廣泛應用于3~220KV系統中，其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入交流電網絕緣監視儀表和繼電器用。
在3~60KV電網中，通常采用三只單相三繞組電壓互感器或者一只三相五柱式電壓互感器的接線形式。必須指出，不能用三相三柱式電壓互感器做這種測量。當系統發生單相接地短路時，在互感器的三相中將有零序電流通過，產生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通過磁阻很大的氣隙和鐵外殼形成閉合磁路，零序電流很大，使互感器繞組過熱甚至損壞設備。而在三相五柱式電壓互感器中，零序磁通可通過兩側的鐵芯構成回路，磁阻較小，所以零序電流值不大，對互感器不造成損害。
ZSCPT-120P變頻互感器綜合特性測試儀
參考標準：GB20840.1，GB20840.2，GB20840.3
ZSCPT-120P變頻互感器綜合特性測試儀是由本中試控股在廣泛聽取用戶意見、經過大量的市場調研、深入進行理論研究之后研發的新一代的電流、電壓互感器測試儀器。裝置采用高性能DSP和ARM、先進的制造工藝。用于保護類電流互感器（CT）及電壓互感器（PT）多種參數的高精度測量。滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，滿足各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。可實現一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試功能，自動化程度高、穩定可靠，在國內處于領先水
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ZSCPT-120P變頻互感器綜合特性測試儀
ZSCPT-120P變頻互感器綜合特性測試儀技術特點
1、功能全面，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。
2、自動給出拐點電壓/電流、10%(5%)誤差曲線、準確限值系數（ALF）、儀表保安系數（FS）、二次時間常數(Ts)、剩磁系數(Kr)、飽和及不飽和電感等CT、PT參數。
3、測試滿足GB20840.1，GB20840.2 GB20840.3等各類互感器標準，并依照互感器類型和級別自動選擇何種標準進行測試。
4、基于先進的低頻法測試原理，能應對拐點高達45KV的CT測試。
5、界面友好美觀，全中文圖形界面。
6、裝置可存儲2000組測試數據，掉電不丟失。試驗完畢后用U盤存入PC機，用軟件進行數據分析，并生成WORD報告。
7、測試簡單方便，一鍵完成CT直阻、勵磁、變比和極性測試，而且除了負荷測試外，CT其他各項測試都是采用同一種接線方式。
8、易于攜帶，裝置重量<9Kg。
ZSCPT-120P變頻互感器綜合特性測試儀技術參數
測試用途:保護類CT，保護類PT
輸出0~180Vrms，12Arms，18A（峰值）
CT變比測量范圍：1~40000，精度： ±0.2%
PT變比測量范圍：1~40000，精度： ±0.2%
相位測量精度:±5min
分辨率：0.5min
二次繞組電阻測量:范圍0~300Ω,精度:2%±2mΩ
交流負載測量:范圍0~1000VA,精度:2%±0.2VA
輸入電源電壓:AC220V±10%，50Hz
工作環境溫度：-10οC~50οC，濕度：≤90%
尺寸、重量:尺寸340mm x 300mm x 150mm重量<9kg
選擇右邊的開始按鈕進行試驗。
2.1.3試驗結果
試驗結果頁，界面分別如圖2.6。
圖2.7 PT直阻、勵磁試驗接線方
圖2.8 PT變比、極性試驗接線方式
第二步：同一PT其他繞組開路。
第三步：接通電源，準備參數設置。
2.2.2參數設置
PT的試驗參數設置界面如圖2.9。
圖2.9 PT參數設置界面
參數設置步驟如下：
用旋轉鼠標切換光標到要設置的參數位置。
（1）線路號、相別、PT編號、繞組號可輸入字母和數字。
（2）額定二次電壓 ：電壓互感器二次側的額定電壓。
（3）級別：被測繞組的級別，有P、計量等2個選項。
（4）當前溫度：測試時繞組溫度，一般可輸入當時的氣溫。
（5）額定頻率：可選值為：50Hz或60Hz。
（6）最大測試電壓：試驗時設備輸出的最大工頻等效電壓。
（7）最大測試電流：試驗時設備輸出的最大交流電流。
第四步：選擇右邊的開始按鈕進行試驗。
2.2.3試驗結果
試驗結果頁，如圖2.10。
圖2.10 P級PT的試驗結果界面
對于不同級別的PT和所選的試驗項目，試驗結果也不同，見表2.5。
表2.5 PT試驗結果描述
試驗結果 描述 P 計量
電阻 電阻（25℃）
單位：Ω，當前溫度下的電阻 有 有
電阻（75℃）
單位：Ω，參考溫度下的電阻值，溫度可修改 有 有
勵磁 拐點電壓和拐點電流 單位：分別為V和A，根據標準定義，拐點電壓增加10%時，拐點電流增加50%。 有 有
變比 變比 額定負荷或實際負荷下的實際電流比 有 有
匝數比 被測試的二次繞組與一次繞組的實際匝比 有 有
比值差 額定負荷或實際負荷下的電流誤差 有 有
相位差 額定負荷或實際負荷下的相位差 有 有
極性 PT一次和二次的極性關系，有同極性/－（減極性）和反極性/+（加極性）兩種 有 有
2.3 升流頁
用于CT的一次通流，以及變比、極性檢查。整個測試需要使用原廠附件-S1型升流器。
圖2.7 升流試驗界面
2.3.1 參數設置
測試所需的參數如下表：
表2.6 升流測試參數
參數 描述
給定一次電流 需要裝置輸出的電流，有效值范圍：5A~150A
額定一次電流 CT的額定一次電流
額定頻率 需要裝置輸出電壓或電流的頻率，范圍：0~50Hz
通流時間 裝置輸出電流時間，5～120s
ZSCPT-120P變頻互感器綜合特性測試儀時功能全面，既滿足各類CT（如：保護類、計量類、TP類）的勵磁特性（即伏安特性）、變比、極性、二次繞組電阻、二次負荷、比差以及角差等測試要求，又可用于各類PT電磁單元的勵磁特性、變比、極性、二次繞組電阻、比差以及角差等測試。
ZSCPT-120P 變頻互感器綜合特性測試儀
接線方法
參照升流器面板上的接線圖。
2.4自測頁
自測界面如圖2.11。在萬用表幫助下，自測功能可用于檢查設備是否損壞，測量電路是否正常。
圖2.11 自測測試界面
2.4.1 參數設置
自測測試所需的參數如下表：
表2.6 自測測試參數
參數 描述
測試電流 需要裝置輸出的電流，有效值范圍：1mA~5A
測試電壓 需要裝置輸出的電壓，有效值范圍：1V~100V
測試頻率 需要裝置輸出電壓或電流的頻率，范圍：0~50Hz
測試電流或測試電壓設置后，設置測試頻率，裝置將輸出對應頻率的電壓或電流，并顯示檢測到的實際電壓或電流。在選擇電壓后，如果負載太小，導致實際電流有效值大于5A，則顯示過載信息。在選擇電流后，如果負載太大，導致實際測試電壓有效值大于100V，則也會顯示過載信息。
2.4.2 接線方法
選擇電壓測試時，將S1短接另一個M1，S2短接另一個M2。用萬用表電壓檔測量S1和S2之間的電壓，若與實際電壓相符，說明設備能夠輸出電壓且電壓測量環節正常。
電流測試時，將電源輸出的S1、S2端子短接。電壓回測的M1、M2不接。可在輸出的S1和S2之間串入萬用表電流檔，若萬用表測量的電流與實際電流相符，說明設備能夠正常輸出電流且電流測量環節正常。
ZSDW-5A大型地網接地電阻測試儀是大家在做高壓電力試驗，尤其是在野外進行試驗的是，經常需要用到的設備，因此不論是在選擇設備，還是在使用設備的時候，都需要格外注意。
功能按鈕
2.5.1 參數頁功能按鈕
(1)．打開報告
報告界面，如圖2.12。選擇打開某個試驗報告，該報告的參數信息和數據會顯示到各個頁的對應欄目中。
圖2.13 保存試驗報告界面
(3)．系統工具
系統工具界面，如圖2.14。在該界面中可以進行時間校對、系統升級等操作。其中：調試用于出廠調試，升級用于軟件界面的升級。
圖2.15 幫助界面
（5）打印
用戶可以打印當前報告，此報告可做為現場試驗的原始記錄。
2.5.2 結果頁功能按鈕
(1)、誤差數據
選擇誤差數據將顯示5%和10%誤差情況下，額定一次電流倍數與最大負荷之間的關系數據界面，如圖2.16。界面中給出的數據是根據實際勵磁測試數據計算得到的。計算方法見附錄B。
圖2.16 5%誤差數據界面
(2)、誤差曲線
選擇誤差曲線，將顯示10%（或5%）誤差情況下，額定一次電流倍數與最大負荷之間的關系曲線界面，如圖2.17。界面中橫坐標為額定一次電流倍數，縱坐標為允許的最大負荷。
圖2.17 10%誤差曲線界面
(3)、勵磁數據
選擇勵磁數據將顯示勵磁數據界面，如圖2.18，界面中給出了自動計算出來的拐點電壓和拐點電流。
圖2.18 勵磁數據界面
(4)、勵磁曲線
選擇勵磁曲線將顯示勵磁曲線界面，如圖2.19，界面中給出拐點電壓和拐點電流。
圖2.19 勵磁曲線界面
(5)、比值差表
選擇比值差表將顯示不同額定電流百分比和不同負荷值情況下被測CT的比值差表，如圖2.20：
圖2.20 比值差表界面
(6)、相位差表
選擇相位差表將顯示不同額定電流百分比和不同負荷值情況下被測CT的相位差表如圖2.21：
圖2.21 相位差表界面
第三章 PC機操作軟件使用說明
對于ZSCPT-220P 變頻互感器綜合特性測試儀的試驗報告，可以通過PC機操作軟件來完成對試驗源數據文件的分析和生成WORD報告。
3.1 界面說明
PC機操作軟件界面如圖3.1。
保護用互感器主要要求：
1、絕緣可靠，
2、足夠大的準確限值系數，
3、足夠的熱穩定性和動穩定性。
保護用互感器在額定負荷下能夠滿足準確級的要求最大一次電流叫額定準確限值一次電流。準確限值系數就是額定準確限值一次電流與額定一次電流比。當一次電流足夠大時鐵芯就會飽和起不到反映一次電流的作用，準確限值系數就是表示這種特性。保護用互感器準確等級5P、10P，表示在額定準確限值一次電流時的允許誤差5%、10% 線路發生故障時的沖擊電流產生熱和電磁力，保護用電流互感器必須承受。二次繞組短路情況下，電流互感器在一秒內能承受而無損傷的一次電流有效值，稱額定短時熱電流。二次繞組短路情況下，電流互感器能承受而無損傷的一次電流峰值，稱額定動穩定電流。
保護用電流互感器分為：1、過負荷保護電流互感器，2、差動保護電流互感器，3、接地保護電流互感器(零序電流互感器)。
一、極性的判斷及二次線的聯接
以雙圈變壓器差動保護接線為例，簡要說明如何判斷電流互感器極性以及正確的零序電流互感器二次接線。新安裝設備的實驗報告中，往往是各種實驗技術數據都很全，所有實驗都合格，唯獨沒有電流互感器極性及接線方面的記錄，由于驗收工作欠仔細，且電流互感器極性及接線方面出些差錯，不容易被發現，結果在設備運行后，在某一特定條件下暴露出問題，造成保護誤動或拒動。
1. 正確的電流互感器的二次接線方式
(1)變壓器按Y/△-11接線時，兩側電流之間有30。的相位差，即同相的低壓側電流超前高壓側電流30。，為了消除這一不平衡電流，差動保護的電流互感器二次側應采用△/Y接線，如圖2所示。根據電流相位關系做出向量圖，因2組電流互感器的二次線電流同相位，若不考慮其它因素的影響，流入差動繼電器的各相電流均應為0。
變壓器高壓側即原邊一次線圈接成Y，則與其對應的高壓側電流互感器二次接線應接成△型，將A相電流互感器的負端子與B相電流互感器的正端子聯接后，引出a相線電流;B相負端子與C相正端子聯接后，引出b相線電流;C相負端子與A相正端子聯接后，引出c相線電流。變壓器低壓側，即副邊一次線圈接成△，則與其對應的低壓側電流互感器二次接線應接成Y型。如電流互感器為減極性，并假定靠母線側為正，電流互感器的正端子聯接在一起，作為中性線。
2.電流互感器的極性判斷
電流互感器一次和二次線圈間的極性，應按減極性標注，如圖1所示，L1和K1為同極性端子(L2和K2也為同極性端子)。標注電流互感器極性的方法是在同極性端子上注以“*”號，從圖1可以看出，當一次電流從極性端子L1流入時，在二次繞組中感應出的電流應從極性端子K1流出。
(2)一般的過電流保護只靠動作時限獲得選擇性，但對雙側電源線路和環形網絡，不能滿足選擇性的要求，為實現保護的選擇性，在各電流保護上加裝一方向元件，便構成方向過流保護。
方向元件能反映功率方向，當功率由母線流向線路時(D1點短路)，功率方向為“正”，保護動作;當功率由線路流向母線時(D2點短路)，功率方向為“負”，保護不動作。對于110 kV線路選用的零序方向保護及距離保護，電流互感器的極性都與裝置運行后能否正確動作息息相關。
二、 防范措施
(1) 在實驗報告中也應明確寫明電流互感器同名端的測試方法、測試結果、接線方式。
(2)保護整定計算人員，可在定值單上對特殊線路的電流互感器極性作明確要求，如以母線為基準，故障電流由母線流向線路為正，裝置應可靠動作;故障電流由線路流向母線為負，裝置應不動作。
(3)在生產實踐中，由于電流互感器極性及接線不正確，造成保護裝置誤動和拒動，由此而引起的停電事故時有發生，實驗人員應注意理論知識的學習，熟悉各種保護的動作原理，充分認識電流互感器極性及接線的重要性，嚴格按設計圖施工。
(4)按照質量管理要求，設備驗收時使用的設備驗收表格中應增加那些通常容易被忽視卻很重要的項目，如電流互感器同名端的測試方法、測試結果、接線方式是否正確等。
電壓互感器的接線方式很多，常見的有以下幾種：
電壓互感器：
(1) 用一臺單相電壓互感器來測量某一相對地電壓或相間電壓的接線方式
(2) 用兩臺單相互感器接成不完全星形，也稱V—V接線，用來測量各相間電壓，但不能測相對地電壓，廣泛應用在20KV以下中性點不接地或經消弧線圈接地的電網中。
(3) 電容式電壓互感器接線形式。
在中性點不接地或經消弧線圈接地的系統中，為了測量相對地電壓，PT一次繞組必須接成星形接地的方式。
(4) 用三臺單相三繞組電壓互感器構成YN，yn，d0或YN，y，d0的接線形式，廣泛應用于3~220KV系統中，其二次繞組用于測量相間電壓和相對地電壓，輔助二次繞組接成開口三角形，供接入交流電網絕緣監視儀表和繼電器用。
在3~60KV電網中，通常采用三只單相三繞組電壓互感器或者一只三相五柱式電壓互感器的接線形式。必須指出，不能用三相三柱式電壓互感器做這種測量。當系統發生單相接地短路時，在互感器的三相中將有零序電流通過，產生大小相等、相位相同的零序磁通。在三相三柱式互感器中，零序磁通只能通過磁阻很大的氣隙和鐵外殼形成閉合磁路，零序電流很大，使互感器繞組過熱甚至損壞設備。而在三相五柱式電壓互感器中，零序磁通可通過兩側的鐵芯構成回路，磁阻較小，所以零序電流值不大，對互感器不造成損害。
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