如何测量基本参数

线圈是装置的重要组成部分，它们的基本参数测量虽然不是产品型式检验的项目，但是出厂检验的内容之一，也是保证产品性能满足技术标准的重要手段。

随着电力系统的发展，对继电保护的要求越来越高，因此继电保护装置种类也越来越多，在这些新型的保护装置中，运用了各种不同的电抗变换器、电流变换器及电压变换器。这些元器件的基本特性，如变比、伏安特性、空载特性、转移阻抗及转移阻抗角等是否满足有关设计的要求，也直接影响到继电器及保护装置的正常工作。

1.线圈基本参数的测量

（1）线圈电阻的测量

这里主要介绍伏安法测量。

①测量接线。电压线圈电阻测量的接线如图7-1所示，电流线圈电阻测量的接线如图7-2所示。

图7-1 电压线圈电阻测量接线

图7-2 电流线圈电阻测量接线

②测量要求。测量环境温度为20℃±2℃；测量前被测线圈放置在测量环境的时间应不小于2h；产品标准应规定测量方法；用伏安法测量线圈电阻时，电压表应采用高内阻电压表，电流表应采用低内阻电流表；用伏安法测量线圈电阻时，通过线圈的电压或电流不宜过大，一般应不超过继电器的额定电压或电流，通电时间不宜过长，以免线圈发热增大测量误差；被测线圈电阻较小时，应注意尽量减少测量接线引起的测量误差；测量线圈电阻应包括线圈输入端子在内的整个回路部分的电阻。

③测量误差分析。测量线圈电阻无论采用图7-1或图7-2接线，测量被试线圈中通过的电流I_A和在线圈两端所产生的电压降U_V，用欧姆定律计算线圈电阻，即R_X=U_V/I_A。由于仪表存在内阻，因此会产生误差。

在图7-1所示的测量线路中，电压表接在电流表前面，所测的电压除了被试线圈的电压降外，还有电流表上的电压降U_A，即

产生的误差（按相对误差表示）为

在图7-2所示的测量线路中，电压表接在电流表后面，在电流表中通过的电流除了被试线圈中通过的电流I_X外，还包含电压表中通过的电流I_V，即

产生的误差（按相对误差表示）为

由上述误差分析可得出以下结论：

图7-1测量线路适用于电压线圈，并要求使用的电流表内阻越小越好；图7-2测量线路适用于电流线圈，并要求使用的电压表内阻越大越好。为了减小测量误差，可以采用电桥法。

测量电压线圈的电阻用直流单臂电桥测量；电流线圈用直流双臂电桥测量。也可用电阻测量仪或数字式多用表测量线圈电阻。

（2）线圈电感的测试

1）采用交流电桥法测量电感时，测量线路比较多，而且测量的方法比较麻烦，现将测量程序简化归纳如下：

①按照被测量线圈及Q值选择所使用交流电桥的种类。

②将被测量线圈接入电桥的被测量的接线端子上，连接线应尽量短而粗。

③选择合适的倍率。

④反复调节各旋钮，使电桥达到平衡。

⑤根据各旋钮的指示数量来计算被测线圈电感值。

2）伏安法测量线圈电感（推荐方法）。

①测量接线如图7-3所示，接入直流电源，测量线圈的直流电阻R，在工频电源下，线圈的交流电阻与直流电阻近似相等。

②按产品标准规定的电流值施加于线圈，测量线圈两端电压降。

③按Z=U/I计算线圈的阻抗值。

④按下式计算线圈的电感值

图7-3 伏安法测量线圈电感接线

3）三电压表法测量线圈电感。

①测量接线如图7-4a所示，三电压表分别接在被测线圈、无感电阻及被测线圈与无感电阻的两端，相量关系如图7-4b所示。

②按标准规定施加规定的电流，分别测量线圈、无感电阻及线圈与无感电阻间的电压降。

图7-4 用三电压表测量线圈电感接线及相量图

③由相量图关系，计算得

U²₃=U²₁+U²₂+2U₁U₂cosφ

④在直流电路中，施加额定电压，测量线圈的直流电阻R_X。(www.xing528.com)

⑤按下列公式计算出线圈的电感L_X：

对于被测线圈，所以

即可得出

4）三电流表测量线圈电感。

①测量接线如图7-5a所示，电流表分别接在被测线圈、无感电阻及被测线圈与无感电阻并联的电路中，相量关系如图7-5b所示。

图7-5 三电流表测量线圈电感接线及相量图

②按标准规定施加规定的电压，分别测量线圈、电阻及总电流。

③按图7-5b的相量关系，可求得

I²₁=I²₃+I²₂+2I₃I₂cosφ

④在直流电路中，施加额定电流，测量出线圈的直流电阻R_X。

⑤按照上面公式计算出线圈电感L_X：

对于被测线圈，所以

即可得出

5）用电流表、电压表及功率表测量线圈电感。测量线路如图7-6所示，电压表测量被测线圈两端电压降，电流表测量被测线圈通过的电流，功率表测量被测线圈的功率。

图7-6 用电流表、电压表及功率表测量线圈接线图

如果略去仪表的功耗，被测线圈的电阻R_X和电抗X_X可由下式计算：

按照以上公式计算被测线圈的电抗值存在误差，要测量出被测线圈较为正确的电抗值，就应对其测量结果进行修正。

在图7-6a中，电压表接在电流表、功率表与被测线圈的两端，所计算出的电阻和电抗包括了电流表及功率表的电阻和电抗。即R_X=R′+R_a，R_a为电流表和功率表电流的电阻之和。X_X=X′+X_a，X_a为电流表和功率表电流的电抗之和。。对图7-6b所示，测量电路可用引入电导和电纳的概念进行计算。

2.各类变换器基本参数的测量

（1）变换器变比的测量

1）电压变换器按图7-7接线，电流变换器按图7-8接线。

图7-7 电压变换器电压比测量接线

图7-8 电流变换器电流比测量接线

2）对电压变换器一次绕组施加额定电压U_n（电压互感器二次值），测量二次绕组电压U₂。对电流变换器一次绕组施加额定电流I_n（电流互感器二次值），测量二次输出电流I₂。

3）计算变比，计算式为

电压变换器：，Un为电压表PV1的测量值；U₂为电压表PV2的测量值。

电流变换器：，I_n为电流表PA1的测量值；I₂为电流表PA2的测量值。

（2）转移阻抗和转移阻抗角的测量 转移阻抗的测量按图7-9接线，转移阻抗角的测量按图7-10接线。

图7-9 转移阻抗测量接线图

图7-10 转移阻抗角测量接线图

一次绕组施加额定电流I_n；测量二次绕组空载的感应电动势E₂。按计算转移阻抗。I_n为电流表PA的测量值；E₂为电压表PV的测量值。转移阻抗角用相位表测量一次绕组电流I_n与二次绕组空载感应电动势E₂间的相角差。

（3）伏安特性的测量 测量接线如图7-9所示，变换器在测量前应先去磁；一次侧输入不同的电流值I，测量二次绕组的空载电压U；作出伏安特性曲线U=f（I）。

（4）相序滤过器输出电压的测量 测量接线如图7-11所示，输入三相正序电压（或电流），测量二次输出电压。输入三相负序电压（或电流），测量二次输出电压。

图7-11 相序滤过器输出电压的测量接线图