代入a＝160m，b＝0.7m，r0=0.096m，得：
L＝0.1436mH；ZL＝L＝45.1m
GIS管道内大电流母线的电阻为：
R=0.69mΩ
根据试验，长10m、截面积为250mm2的大电流多股编织导线电阻值为0.76mΩ，那么，截面积为1000mm2大电流多股编织导线每米的电阻为0.019mΩ。
则长度为160m的这种大电流多股编织导线电阻为：
R=160×0.019=3.04mΩ
故回路总电阻为：
0.69+3.04=3.73mΩ
根据上面的计算，利用大电流多股编织导线作返回导体，虽然试验回路的感抗不算太大，但是回路的电阻已经变大许多。
而且，使用这种接线型式需要大量的大电流多股编织导线，这大大增加了实验过程中接线的难度，操作的可行性低。
4.4相邻的GIS母线作返回导体
用大电流多股编织导线分别将相邻两相进线套管和出线套管顶部的母线接头对接，利用相邻GIS管道内的大电流母线作返回导体构成回路。
使用的大电流多股编织导线的截面积为1000mm2，总长度为30m。
以下分别用三种方法计算这个试验回路的感抗：
（1）.将回路等效为长160m，宽3m，的单匝矩形，则根据式（2-3），代入a＝160m，b＝3m，r0=0.096m，得：
L＝0.2390mH；ZL＝L＝75m
（2）.将回路等效为两条长度为160m，间距为3m，导线半径为0.096m的平行长线，根据平行长线的电感计算公式：
（2-4）
式（2-4）中：
l—导线的长度；
R—导线的半径；
D—导线轴间的距离，R≤D，D≤l。
代入l＝160m，R＝0.096m，D＝3m，得：
L＝0.2362mH；ZL＝L＝74.2m
（3）.按经验公式2μH/m计算，得：
L＝0.32mH；ZL＝L＝100.5m
通过比较
（1）、
（2）和（3）的计算结果发现，
（1）和
（2）得到的回路感抗计算结果基本一致，而（3）的感抗计算结果与
（1）、
（2）相比，偏差较大。
整个回路的电阻由GIS大电流母线电阻和大电流多股编织导线电阻两部分组成。
大电流母线电阻为2×0.69=1.38m，大电流多股编织导线电阻为30×0.019=0.57m，回路总电阻为：
R=1.95m
根据上面的计算，利用相邻相的GIS母线作返回导体，其回路感抗较大，而且回路的电阻也不小。
但是，使用这种接线方式，可操作性强，试验接线也相对简单。
4.6小结
1利用接地开关作返回导体，虽然能大大简化试验回路，而且试验操作简单，但是有可能会造成接地开关和GIS母线的损坏。
2利用GIS外壳作返回导体，回路的电阻增大，同样也有可能会造成GIS外壳和外壳上设备的损坏。
3利用大电流多股编织导线作返回导体，回路感抗小，但工作量大，费用高。
4用相邻GIS的大电流母线作返回导体，其回路电阻较小。
工作量小，可操作性强。
而回路感抗可以补偿。
5计算电阻值为直流电阻值。
因此，最终选择用相邻GIS的大电流母线作返回导体。
根据计算，用相邻GIS的大电流母线做返回导体时，整个回路的感抗为75m，电阻为1.95m，总阻抗为75.03m。
5无功补偿方案的提出
在进行电流互感器的大电流误差现场检定试验时，一般采用调压器输出端接升流器输入端、升流器输出端接试验回路的方法进行大电流升流，试验原理如图6所示，其中：
YT为升流器，ST为升流器，R为回路的等效电阻，ZL为回路的等效感抗。
图6调压器—升流器升流原理图
用相邻GIS的大电流母线作返回导体时，根据计算的回路负载，有：
R=8（m）；ZL=75（m）；Z=8+j75（m）
当回路中需要流过4800A的电流时，回路消耗的复功率为：
P+jQ=184+j1728（kVA）
可以看出，由于回路的感抗远远大于回路的电阻，回路电阻消耗的有功功率只有184kVA，而回路消耗的无功功率为1728kVA，有功功率只占无功功率的11%。
如果按照这种方式升流，在不考虑线路损耗以及调压器和升流器自身损耗的情况下，需要的调压器和升流器的容量为1740kVA。
这对调压器、升流器来说几乎是不可能达到的要求，而且变电站内也无法提供如此巨大的电源容量。
根据回路感抗远远大于电阻的特点，利用并联电容或者串联电容的方法进行无功补偿，当电容量的大小调节达到谐振时，能够使得感性无功和容性无功互相平衡，从而能够大大降低对电源、调压器以及升流器的容量要求。
在回路中通过4800A电流时，如果并联或串联电容的容性无功能将回路中1728kVA的感性无功完全平衡掉，则电源和调压器的容量要求将会从1740kVA降低至184kVA，降幅达89%，这对变电站内的电源来说是可以接受的，对调压器来说也是可以满足要求的。
同时，升流器的容量要求也会根据补偿形式的不同而有不同的下降幅度。
5.1升流器原边（输入侧）并联补偿电容
在升流器原边并联电容器的试验原理如图7所示，其中：
YT为调压器，ST为升流器，R为回路的等效电阻，ZL为回路的等效感抗，C为并联补偿电容。
图7升流器原边并联电容器的原理图
采用这种电容补偿形式，当需要在回路中流过4800A电流时，由于并联补偿电容的容性无功与回路的感性无功相平衡，使得电源容量和调压器的容量只需要提供回路的有功消耗，其容量要求从1740kVA降低至184kVA。
但是对于升流器来说，由于并联补偿电容在其原边，对升流器副边（输出侧）整个回路的感性无功无法进行补偿，因此，升流器的输入容量仍然是1740kVA，当然，升流器的输出电压也会很高。
可见，在升流器原边并联补偿电容，虽然减小了电源和调压器的容量要求，但是对升流器并没有补偿作用，无法解决升流器容量要求太大的问题。
即，在完全补偿的理想状态下，供电电源和调压器仅供给有功功率，而升流器需提供全部有功和无功容量。
5.2大电流回路并联补偿电容（电流谐振）
在升流器副边并联电容器的试验原理如图8所示，其中：
YT为调压器，ST为升流器，R为回路的等效电阻，ZL为回路的等效感抗，C为并联补偿电容。
图8升流器副边并联电容器的试验原理图
在升流器的副边并联补偿电容，使得并联电容消耗的容性无功无需通过升流器进行能量传递，就可以直接和回路中的感性无功相抵消，这样就能大大减小升流器的容量要求。
在忽略线路损耗、调压器以及升流器损耗的情况下，当回路需要流过4800A大电流的时候，升流器的容量要求与调压器和电源的容量要求一样，只需要提供回路所需的有功功率，即184kVA，回路中消耗的1728kVA感性无功直接由并联电容提供。
通过进一步计算，可以得到在流过4800A电流时，回路（或并联补偿电容）两端的电压为：
4800×0.075=360（V）
由于升流器的输出电压都不会很高，根据经验，最多按12V考虑，如果要在回路两端产生360V的电压，升流器需要特殊设计。
可见，在升流器副边并联电容，虽然能够大大减小升流器的容量要求，解决了升流器容量要求太大的问题，但是却无法解决回路两端电压太高的问题，这不仅会增大了试验设备的采购费用，同时，也会使试验过程更加复杂（如多台升流器并联的问题），加大了试验操作的难度。
5.3电流回路串联补偿电容（电压谐振）
在升流器副边串联电容器的试验原理如图9所示，其中：
YT为调压器，ST为升流器，R为回路的等效电阻，ZL为回路的等效感抗，C为串联补偿电容。
图9升流器副边串联电容器的试验原理图
在升流器的副边串联补偿电容，也能使串联电容器消耗的容性无功直接和回路中的感性无功相抵消，从而大大减小升流器的容量要求。
在忽略线路损耗、调压器以及升流器损耗的情况下，当回路需要流过4800A大电流的时候，升流器的容量要求与调压器和电源的容量要求一样，只需要提供回路所需的有功功率，即184kVA，回路中消耗的1728kVA感性无功直接由串联电容提供。
通过进一步计算，可以得到在流过4800A电流时，回路两端的电压为：
当串联电容与回路电感发生谐振时，有：
故：
4800×0.008=38.4（V）
可见，与在升流器副边并联电容相比，在升流器副边串联电容，不仅能大大减小升流器的容量要求，解决了升流器容量要求太大的问题，而且由于串联谐振的作用，还大大降低了回路两端的电压，解决了回路两端电压过高的问题。
5.4用阻抗变换器在大电流会路串联补偿电容（电压谐振）
但电容器容量较小时，可以利用阻抗变换器对回路进行串联电容补偿，试验接线原理如图10所示，其中：
YT为调压器，ST为升流器，ZT为阻抗变换器（变比为k），C为补偿电容，CT为标准电流互感器，R为标准电阻，Z为被测回路阻抗；U0为调压器输出电压；φ为相位仪；V1、V2均为四位半有效值万用表。
图10补偿情况下回路参数测量的试验原理图
阻抗变压器的变比可通过一次侧适当更换匝数来改变，在阻抗变换器原边加上的补偿电容大小根据式（4-3）和（4-4）计算得到：
（4-3）
（4-4）
式（4-3）和（4-4）中：
ZL—阻抗变换器副边的回路感抗；
k—阻抗变换器的变比；
ω—角频率。
带补偿电容的阻抗变换器可以用在回路阻抗Z较小，电流较大的电流回路中，但阻抗变换器的电压较低。
5.54种电容补偿形式比较
通过以上对返回导体选择的分析，以及各种电容补偿形式的技术及经济比较，可以看出上述方法各有长短，可适用不同的电路情况：
升流器原边并联电容器——仅减小了调压器的输入容量，升流器仍需要按实际容量考虑：
适用于大电流回路阻抗较小的回路；大电流回路是高压回路及电流大于5000A的回路。
升流器副边并联电容器——并联补偿电流谐振电路，同时减小了调压器和升流器的输入容量，升流器（电容）两端电压较高：
适用于固定的试验场所，升流器输出电压较高而电流较小。
升流器副边串联电容器——同时减小了调压器和升流器的输入容量，电容器两端电压较高，升流器两端电压较低；适用于现场试验参数变化较大，需要多台升流器串联的回路。
阻抗变换器带电容在大电流会路串联补偿——同时减小了调压器和升流器的输入容量，但需要增加阻抗变换器。
适用于大电流回路阻抗较小的大电流回路。
6基本试验方案
确定利用相邻GIS的大电流母线作返回导体构成试验回路，并采用在升流器副边的回路中串联接入电容器进行补偿的方法来施加试验。
升流试验基本方案原理图见图11。
调压器输入端接电源、输出端接升流器的输入端；升流器的输出侧一端通过进线套管的母线接头与其中的一相GIS大电流母线相连，另一端与补偿电容器相连；补偿电容器的另一端则通过另一相进线套管的母线接头与另一相GIS大电流母线相连；两相GIS大电流母线用大电流多股编织导线通过GIS另一端的出线套管的母线接头相连。
升流试验原理如图11所示，其中：
YT为调压器，ST为升流器，CT为电流互感器，R为标准电阻，r为回路的等效电阻，L为回路的等效电感，C为串联补偿电容。
图11升流试验基本方案原理图
在此试验回路中，电流互感器的原边接入回路，副边接一个标准电阻，在升流过程中，用相位计监测升流器副边的端电压U1与标准电阻的端电压UR之间的相位，并调节串联补偿电容量的大小，当U1与UR的相位差小于10°时，即可认为串联补偿电容与回路电感达到了谐振状态。
此时，当主回路通过4800A的大电流时，所需的电源容量、调压器以及升流器的容量都达到最小。
当然，升大流的目的是为了能在大电流下，对主回路中GIS开关内的CT进行现场的误差校验试验，因此，在这个回路中，还应串有标准电流互感器以及相应试品。
6.1电路参数的验证试验
利用相邻GIS的大电流母线作返回导体构成试验回路在4.4中计算得回路参数：
L＝0.2362mH；ZL＝L＝74.2m
R=1.95m
这些参数是在一定的近视为了获得更加准确的回路参数，需要在较大电流下尽可能模拟试验的实际接线进行参数测量，以达到为选择试验设备的参数（主要是调压器、升流器及补偿电容器）。
1用互感器校验仪测量实际回路参数
测量仪器：
HED20多功能校验仪
测量方法：
用四端法（试验电流为5A）对两相串联后进行测量。
测量原理：
通过给被测对象施加电流取电压后进行除法运算，即可得出被测对象电阻部分（同相分量）和电感部分（正交分量）的测量结果。
测量线路：
如图12所示图中RA、RB、RC分别为各相回路的电阻，r1和r2分别为AB两相和BC两相间连接导线的电阻，其它为接触电阻。
图12用互感器校验仪测量回路参数试验接线图
分别取AB两相、BC两相、AC两相串联后电阻部分的测量值为RA+B、RB+C、RA+C，则有：
由上述三式可得
按上述方式，可得回路中电阻的现场实测结果为：
RA≈RB≈RC≈4mΩ。
HED20多功能校验仪测量得到的回路感抗为52mΩ。
2四端法（伏安法）
测量方法：
四端法（伏安法）
测量对象：
A相与B相串联回路及B相与C相串联回路
测量仪器：
相位仪、六位半数字多用表、标准电阻、标准互感器、钳形电流表等。
其它设备：
调压器、升流器及大电流导线等
2.1未加补偿测量回路参数
测量原理：
给试验回路施加工频电流，测量出升流器副边的压降，此即为试验回路两端的压降；测量标准电阻两端的压降，根据标准互感器的变比与标准电阻的阻值大小，可以得到回路电流的大小；用相位计测量标准电阻两端压降与试验回路两端压降的相位差，此即回路电流与回路两端电压的相位差；通过计算，回路阻抗等于回路两端电压与回路电流的商，阻抗角即为回路两端电压与回路电流的相位差。
在较大电流下进行回路参数测量的试验接线原理如图13所示，其中：
YT为调压器，容量为30kVA；ST为升流器50kVA，变比为40/5，二次额定电压为10V/匝，二次额定电流为5kA；CT为标准电流互感器，采用1000/1的变比；R为标准电阻，标称值为1Ω；Z为被测回路阻抗；U0为调压器输出电压；φ为相位仪；V1、V2均为四位半有效值万用表。
图13大电流下回路参数测量的试验原理图
被测回路中电阻和感抗可以根据式（4-1）和（4-2）得出：
（4-1）
（4-2）
式（4-1）和（4-2）中：
UZ—回路两端的电压；
I1—回路流过的电流；
φ—电压与电流的相位差。
在较大电流下进行的回路参数测量结果如表4-1所示。
从表中可以看出，被测回路感抗ZL为46mΩ左右，与首次测量结果的52mΩ基本吻合；被测回路的电阻ZR在交流试验电流为202A时为9.5mΩ，而在交流试验电流为405A时为10.3mΩ，而且从表中还可以看出，随着试验电流的增大，回路电阻ZR也在不断增大。
表4-1较大电流下的回路参数测量结果
调压器输出电压
U0（V）
试验电流
I1（A）
被测回路压降
UZ（V）
被测回路阻抗
Z（mΩ）
相位角
φ（°）
被测回路电阻
ZR（mΩ）
147
202
9.35
46.3
78.1
9.5
224
305
14.25
46.7
77.8
9.9
301
405
19.13
47.2
77.4
10.3
2.2加补偿电路下测量回路参数
利用阻抗变换器对回路进行串联电容补偿，以补偿回路的感性无功消耗，从而获得更大的回路试验电流。
在补偿的情况下进行回路参数测量的试验接线原理如图14所示，其中：
YT为调压器，ST为升流器，ZT为阻抗变换器（变比为k），C为补偿电容，CT为标准电流互感器，R为标准电阻，Z为被测回路阻抗；U0为调压器输出电压；φ为相位仪；V1、V2均为四位半有效值万用表。
图14补偿情况下回路参数测量的试验原理图
阻抗变压器的变比可通过一次侧适当更换匝数来改变，在阻抗变换器原边加上的补偿电容大小根据式（4-3）和（4-4）计算得到：
（4-3）
（4-4）
式（4-3）和（4-4）中：
ZL—阻抗变换器副边的回路感抗；
k—阻抗变换器的变比；
ω—角频率。
根据式（4-3）个（4-4），当ZL分别取40mΩ、50mΩ时，所需补偿在阻
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