ct测试仪(互感器多功能综合测试仪)应用技术方案详解

作者：陈前臣

电流互感器是电力系统一次设备中的基础环节，其性能质量的好坏直接影响到电力系统的安全运行以及继电保护的正确动作。系统中每当新的线路或新设备投产时，都必须对CT进行严格测试。根据规程规定，对于保护型CT必须测试如下项目：CT伏安特性曲线、10%误差曲线、变比；对测量型CT必须测试如下项目：CT变比、极性、在各种工作电流情况和各种二次负载情况下的比差、角差。

一、 传统的手动型测试CT伏安特性和变比的方法

国内传统的保护CT伏安特性的测试方法主要是手动测量方式，测试原理见下图。采用手动调节的自耦升压调压器输出电压，加到CT付方，用普通电压、电流表进行读数。两人操作，一人操作调压器，另一人读数。当手调升压器到某一数值时同时读取电压、电流数据，然后手工描绘伏安特性曲线。

变比测量原理见下图。通过手动调整输出大电流加到CT原方，测量付方电流，计算原付方电流之比，即可计算变比值。

传统方法的主要缺点是接线复杂，耗费大量人工，速度慢，测量精度差，而且任意出错，测试伏安特性时有时需要加到高达2000V电压，因而人工操作安全性极差。传统方法显而易见非常落后，亟待改进。

二、对CT的测试方法以及测试仪器主要经历了三个阶段的变化

1、第一代测试仪器：半自动（手动调压、自动测量）型CT伏安特性特性测试仪器

基于传统直接测量方法的基本原理，开发的一种数字记录方法的测量装置。将手调升压调压器和数字电压电流表头以及单片机电路装在同一装置内，手动调节升电压，单片机记录数据，描绘伏安特性曲线。这种方法比全手动测试方法有了一点技术进步，但操作不方便，安全性和可靠型仍然不高。

主要缺点：

●人工操作，速度慢， ●测量精度差不高，

●由于人工直接调节，操作安全性极差。

●直接产生大电压电流进行测量，因而体积和重量均很大

2、第二代测试仪器：全自动型，自动升压法测试CT伏安特性，直接升流法测试CT变比极性的测试仪器

微处理器控制的全自动型测试装置。内置步进电机控制的全自动升压器产生电压，自动测量、描绘伏安特性曲线，计算10%误差曲线；内置自动升流器测量CT变比、极性。测试原理见下图。 主要特点：

●全自动测试：可以自动完成对CT的伏安特性、变比、极性、二次负载、10%误差曲线的测试，最大程度简化试验接线，测试效率高。

●高精度测量：彻底消除人工读数及手动处理所带来的测量误差。

●安全性高：接线简单，测试过程全自动，不需人工接触，可以保证很高的安全性。

●测量结果的自动处理：实时显示测试数据并描绘曲线，计算拐点，自动存储和打印，上传电脑存档等。

典型代表：FA-102型CT伏安变比极性综合测试仪

后来在此型基础上推出了可以兼容测量PT伏安特性、变比、极性的互感器特性综合测试仪。典型代表：FA-103、FA-105型CT伏安变比极性综合测试仪

主要缺点：

●仍属于工频直接测量法，需要产生高电压和大电流进行测试 ●由于使用大调压升压器和升流器，体积重量大

●由于需测量的电压和电流范围大，故而测量精度无法保证高，因此只能用来测试保护型CT，无法测试测量型CT

3、第三代测试仪器：低频法测试伏安特性，间接法测试变比和极性，可以涵盖保护CT和测量CT的完整测试装置

低频法测试伏安特性：CT的励磁电感相同的情况下，励磁阻抗值与频率成正比。因此，使励磁电感达到相同饱和，所施加电压的频率越低则电压的幅值越低，这就是低频法测试伏安特性的基本原理。低频法测量可以降低所加电压量值，从而实现体积小重量轻，并且测量精度大大提高，即可用于保护CT的伏安特性也可用于测量CT的比差角差测量，实现对所有CT的完整测试。

间接法测量变比基本原理：在CT二次绕组上施加交流电压，在原方将会产生感应电压，二次绕组铁心上的交流电压与一次侧感应电压幅值之比理论上等于匝比，与在一次侧通大电流的直接法相比，这种变比和极性测试方法不需要大电流，具有测试设备容量小、安全等特点，称这种CT测试方法为间接法。

主要特点：

●功能全面：可用于各种型号CT（含TP类）的伏安特性、10%误差曲线、变比、相位、极性、二次绕组电阻、二次回路负荷、比差以及角差以及在不同工作电流、不同负载情况下的比差、角差等稳态或暂态特性测试，自动计算出拐点电压/电流、10％误差曲线、准确限值系数（ALF）、仪表保安系数（FS）、二次时间常数(Ts)、剩磁系数(Kr)、准确级、饱和及不饱和电感等CT参数。 ●高精度测量：由于测量电压范围小，可以实现高测量精度，精度达0.1%

●覆盖从保护CT到测量CT的全面测试，这是直接法无法比拟的技术和应用优势 ●体积小，重量轻，轻小便携 ●测量结果的自动处理：实时显示测试数据并描绘曲线，自动存储和打印。并可上传电脑管理和存档。

典型代表： CTY-200型CT综合测试仪

主要缺点：

●由于采用直接法测量，不输出大电流，因而不能作为大电流源顺便供现场常需要的大电流使用 ●有些厂家生产的仪器并无高精度测量功能，因而主要只能用于保护CT的伏安特性较粗略测试，无法用于比差、角差测试，更无法用于测量CT的测试 三、各型CT特性测试仪的测试方案

1、 FA-102 CT伏安变比极性综合测试仪

基于传统直接测量法，武汉豪迈公司于2003年在国内首创推出的“FA-102 CT伏安变比极性综合测试仪”，实现了对保护CT的全自动测试，把试验人员从繁重的人工测试中解脱出来。 （1）．该装置主要功能和特点：

●可以以更高的精度自动完成过去人工测试的所有项目，即可以自动完成对CT的伏安特性、变比、极性、二次负载、10%误差曲线等内容的测试。彻底消除人工读数及手动处理所带来的测量误差。 ●取消常规测量仪表，内置升流器、调压器等设备，最大程度简化试验接线，以提高测试工作效率。 ●测量结果的自动处理：包括测试数据的实时显示及自动存储、伏安特性曲线的绘制与打印、测试后数据的集中上传与管理，以及自动判断互感器的精确度等级。

●友好的人机界面：采用LCD图形技术、汉字界面菜单、无键盘操作方式等等。 ●完善的内部故障自诊断及掉电保护等功能。 （2）．技术参数：

装置主机 配套外升压器 输入电压 220V 380V 220V 380V 380V 220V 外接调压器 装置主机升流器 （3）．试验方法： l 伏安特性试验

单机试验接线如下左图，外部升压器试验接线如下右。试验过程如下：

试验中，仪器在被测CT二次侧施加电压，并得到相应电流，仪器不断的自动升压，测得一组电流电压数据，在U－I坐标上自动描绘被测CT的伏安特性曲线；若再输入CT二次侧阻抗值可进一步得到被测CT的5%或10%误差曲线。

伏安特性测量 变比极性 测量精度 电压输出范围 电流输出范围 电流输出范围 0～550V 0～20A < 0.5% 0～950V 0～20A < 0.5% 0～1650V 0～2A < 0.5% 0～2000V 0～2A < 0.5% 0～4000V < 0.5% 0～600A 变比测量精度< 1%

●变比极性试验

试验接线如下图，试验过程如下：

在被测CT一次侧施加设定的大电流，CT二次侧电流送回仪器进行测量，测得被测CT的一次侧、二次测电流及相应的相位，可计算出被测CT的实际变比和极性。

2、 FA-103互感器多功能综合测试仪

在广受赞誉并大量应用的FA-102 CT伏安变比极性综合测试仪基础上，广泛听取用户意见、经过市场调研而研制的功能更强、性能更好，可以测量保护CT和PT的“FA-103互感器多功能综合测试仪”。 （1）．主要功能和特点：

●单一电源输入，220V或380V电源自适应。对CT可以测量伏安特性曲线，误差曲线、变比极性试验、角差试验、二次侧回路检查、二次侧回路负载测试、CT退磁功能；对PT可以测量伏安特性试验、变比极性试验、PT退磁功能，以及CT/PT的二次绕组交流耐压试验

●单机试验的历史数据也可直接或通过U盘上传至计算机并可打印曲线、数据和试验报告，不用人工处理，方便于用户整理测试报告

●自动计算出CT伏安特性曲线的拐点值

●可外接升压器、升流器,采用外接升压器进行伏安特性试验时，最高可输出2500V、1.5A，可满足500KV等级1A电流互感器的伏安特性试验。外接升流器可达1000A、3500VA。若选用伏安特性及变比极性试验外接信号采集附件，可使用户自备升压器、升流器进行试验

●具有升压保持功能，用于计量检测及二次交流耐压试验。具有升流保持功能，用于二次回路检查 ●超大容量的数据存储，单机各个功能试验可存储230组测试数据，还具有单机U盘数据存储功能。 （2）．技术参数： 输入AC 380V电源 输入AC 220V电源 分辨率 测量精度 单机试验 0～950V，0～25A 0～550V，0～25A 1mV、1mA CT伏安特 外接升压器 0～2500V，0～2A 0～2500V，0～2A 1mV、1mA 0.5% 性试验 自备升压器 0～5000V，0～25A 1mV、1mA

单机试验 0～750A 1mA CT变比极外接升流器 0～1000A 1mA 1% 性试验 自备升流器 0～2000A 1mA

C T二次回二次侧电流 0～5A 1mA

路负载测0.01Ω 二次回路阻抗 0～4Ω 0.001Ω 试

输出电压 0～200V 1mV 0.5% PT伏安特

性试验 输出电流 0～20A 1mA

单机试验 0～1000V 0～550V 1mV PT变比试 外接升压器 0～2500V 0～2500V 1mV 验 1% 自备升压器 0～5000V 1mV 二次侧电压 0～20V 1mV

（3）．试验方法： ● CT伏安特性试验

单机试验、外部升压器试验、用户自备升压器试验见下面3个接线图，试验过程如下：

试验中，仪器在被测CT二次侧施加电压，并得到相应电流，仪器不断的自动升压，测得一组电流电压数据，在U－I坐标上自动描绘被测CT的伏安特性曲线，并根据国家相关标准自动计算伏安特性曲线拐点电压电流；若再输入CT二次侧阻抗值可进一步得到被测CT的5%或10%误差曲线。 外接升压器和用户自备升压器测量方法是由仪器控制外接升压器或自备升压器升压并测量，将测得的电压电流值通过数据线传回主机进行数据处理。

● PT伏安特性试验

试验方法与接线和试验方法同CT伏安特性试验相似。 ●CT变比极性试验

单机试验、外部升流器试验接线见下面2图。可得到被测CT的实际变比和极性

●PT变比极性试验

单机试验、外部升压器试验接线方法见下面2图。可得到被测PT的实际变比和极性

●CT二次回路负载试验：

试验如下图，可得到CT二次侧回路阻抗、二次回路负载功率值、以及二次回路中电流与电压的相位。

●CT/PT 二次绕组交流耐压试验

可以现场简单测试CT或PT二次绕组与外壳的绝缘。 3、FA-105互感器多功能综合测试仪

由于电力保护用二次侧额定电流为1A的CT广泛应用，在做伏安特性试验时要求测试仪器输出更高的电压，往往要求2000V以上。FA-103单机输出电压达不到如此高压，需要外接调压器才型，但外带升压器笨重不便。在继承功能强大的“FA-103”的优点基础上，采用新式结构和材料，进一步研制出无需外接升压器，单机即可升压至 2500V的 “FA-105互感器多功能综合测试仪”，其体积重量有了很大进步，无需外接升压或升流器，单机即可完成各种试验。 （1）．主要功能和特点：

●试验输出电压与输入电源隔离 ●所有电压、电流值均为真有效值

●具有升压保持功能，用于计量检测及二次交流耐压试验 ●具有升流保持功能，用于二次回路检查 ●无需外接升压器，单机即可升压至 2500V ●满足500KV等级1A保护CT的伏安特性试验 ●自带打印机，直接显示和打印特性曲线 ●具有USB接口，可U盘存取测试数据

●根据国家相关标准自动计算伏安特性曲线拐点电压及10%和5%误差曲线 （2）．技术参数 电源输入电压 AC 220 V 分辨率 测量精度 0～300 V，0～5 A CT伏安 交流输出 0～1100 V，0～2 A 1mV、1mA < 0.5% 特性试验 0～2500 V，0～1A 一次侧电流 0～300A / 6V 1mA CT < 0.5% 变比试验 二次侧电流 0～5 A 1mA 0～5 A 1mA C T二次回路 二次侧电流 < 0.5% 负载测试 二次回路阻抗 0～4 Ω 0.001Ω 输出电压 0～200 V 1mV PT伏安 < 0.5% 特性试验 输出电流 0～5A 1mA 0～300 V 一次侧电压 0～1100 V 1mV PT < 0.5% 0～2500 V 变比试验 二次侧电压 0～20 V 1mV 角差试验 < 1% 二次回路负载测试 < 0.5% （3）．主要试验方法：

试验方法与接线同“FA-103互感器多功能综合测试仪”。

4、CTY-200型CT综合测试仪

CTY-200电流互感器综合测试仪是在广泛使用的FA系列互感器多功能综合测试仪基础上，深入研究使用单位需求，综合历年使用经验，广泛研究国内外各种产品，吸收国外先进技术研发的基于间接测量法和低频法的新型产品。装置采用高性能DSP和ARM以及超高精度测量技术，先进的制造工艺，严格的生产过程管理，保证了产品性能稳定可靠、功能完备、自动化程度高、测试效率高，在国内处于领先水平，是电力行业用于电流互感器的专业测试仪器。 （1）．主要技术特点

●基于先进的变频原理，输出最大仅120V的交流电压和峰值15A的交流电流，却能完成拐点高达30KV的CT测试。

●功能全面，既可用于各种型号CT（含TP类）的励磁、变比、相位、极性、二次绕组电阻、负荷、比差以及角差等稳态或暂态特性测试，还可以实现电流互感器铭牌的自动推断。

●自动计算拐点电压/电流、10％误差曲线、准确限值系数（ALF）、仪表保安系数（FS）、二次时间常数(Ts)、剩磁系数(Kr)、准确级、饱和及不饱和电感等CT参数。 ●可遵照GB1208-2006(IEC60044-1)、GB16847-1997(IEC60044-6)等不同的标准对CT进行测试和计算。 ●界面友好美观，6.4寸图形LCD显示、全中文图形界面。

●装置可存储3000组测试数据，掉电不丢失。试验完毕后可调出数据进行分析，或通过U盘上传至PC机生成WORD报告。

●测试方便，除了负荷测试外，其他各项测试都是基于同一接线，测试中不需改接线。 ●易于携带，装置重量<10Kg。 （2）．主要设计功能

●伏安特性试验 ●变比试验

●相位和极性试验 ●二次绕组电阻测量 ●二次回路负荷测量

●CT暂态特性测试与分析 ●CT铭牌自动推断

●拐点电压/电流、10％误差曲线、准确限值系数、仪表保安系数、二次时间常数、剩磁系数、准确级、饱和和不饱及电感等CT参数的测量 CTY-200的应用场合主要有：

●伏安特性、10％误差曲线、变比、相位、极性、负荷、二次绕组电阻、误差校验等测试。 ●分析CT的暂态特性对继电保护装置的影响。

●用于测量校核各种型号的CT，包括TP级暂态CT、励磁饱和电压达到30KV的CT、准确度0.2级的测量CT、变压器套管CT。

●用于差动保护试验时各侧CT的全面检查，包括传变特性比较、励磁特性比较、误差特性比较、暂态特性比较，通过这些比较，可以清楚掌握CT特性差异对差动保护动作的影响。 ●用于CT负荷选择与计算，以及负荷发生变化后的CT参数计算。 ●CT铭牌参数的校核或推断。

（3）．技术参数

·输入电源电压： AC220V±10%，50Hz ·输出电压： 0～120V(AC) ·输出电流： 0～5A(RMS)，峰值15A ·输出功率： 600VA ·电流测量： 准确度：±0.1% ·电压测量： 准确度：±0.1% ·变比测量： 准确度：±0.1% ·相位测量： 准确度：±3min，分辨率：0.1min ·二次绕组电阻测量范围： 0～100Ω 分辨率：1mΩ ·交流负载测量： 0～300VA，分辨率0.01VA ·尺寸、重量： 340×300×150mm、 <10kg （4）．主要试验方法 ●绕组直流电阻试验

CT二次绕组直流电阻试验接线如下图，给CT二次绕组通1A的直流电流，用四端法回测CT二次绕组两端的直流电压，得到实际测试电压，同时测量出实际测试电流。实际测试电压除以实际测试电流，得到被测二次绕组直流电阻值。

●伏安特性试验

CTY-200采用变频法对CT进行伏安特性试验，其接线方式与绕组直流电阻试验接线方式一致，如图4-1，试验过程如下：

（1）对二次绕组施加电压，并逐渐上升，直到CT二次绕组电流达到设定值（通常为额定电流），对合理选择的诸多测试点进行电压和电流的回测，得到测试数据。

（2）根据电磁定律，反电动势幅值与频率成正比，因此，当在励磁测试过程中，应施加的额定频率下的电压超出了装置的最大输出电压时，降低输出电压的频率，可以让反电动势降低，此时相同幅值的电压将产生更大的电流。把降低频率后的测试数据进行频率折算便可以得到额定频率下的励磁测试数据。

（3）利用励磁测试数据，可以根据各种参数的定义计算CT某些参数和10％（或5％）误差曲线，把这些数据通过曲线连接起来便得到励磁特性（或伏安特性）曲线。 ●变比、极性试验

CTY-200采用间接法进行CT的变比、极性试验，其接线方式与绕组直流电阻试验接线方式一致，如图4-1，试验过程如下：

（1）对二次绕组施加电压，并逐渐上升，直到CT二次绕组电流达到设定值（通常为额定二次电流的5％），对合理选择的诸多测试点进行电压和电流的回测，得到测试数据。

（2）根据电磁定律，反电动势幅值与频率成正比，因此，当在变比测试过程中，应施加的额定频率下的电压超出了装置的最大输出电压时，降低输出电压的频率，可以让反电动势降低，此时相同幅值的电压将产生更大的电流。把降低频率后的测试数据进行频率折算便可以得到额定频率下的变比测试数据。

（3）利用上述测试数据，根据设定的额定负荷值，采用间接法计算给定一次电流情况下的变比、比差、角差、以及1％～120％额定二次电流时的比差和相差，另外给出匝比和极性测试结果。 ●二次回路负荷试验

CT的二次回路负荷阻抗是指CT二次端子所带的外回路负荷的阻抗。它包括继电器阻抗，连接导线阻抗。在继电保护中，当CT流过最大短路电流时，其在满足10％（或5％）误差情况下允许的最大负荷，必须大于实际二次负荷。因此，负荷试验目的在于为继电保护计算提供实测的二次负荷值，用于负荷比较。

CT二次负荷试验接线方式如下图。给CT二次电路通额定频率测试电流，用四端法回测CT二次电路两端的交流电压，同时测出实际测试电流，根据实际测试电压、电流以及它们的相位差计算实际负荷。