基于Yy0接線方式的三元件三相組合互感器電壓誤差校驗(yàn)方法的研究

任麟東 劉 剛 雷國賜

（1.貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴陽 550000；2.國家電網(wǎng)四川省電力公司計(jì)量中心，成都 610000； 3.電子科技大學(xué)，成都 610000）

目前國內(nèi)大量的三相組合互感器用于關(guān)口計(jì)量，其中三相組合互感器又以三元件三相組合互感器使用較為廣泛。國內(nèi)廠家在設(shè)計(jì)三元件三相組合互感器時(shí)常在電壓一次側(cè)采用Yy0 的接線方式，即一次側(cè)不帶中性點(diǎn)抽頭N，而少部分廠家在電壓一次側(cè)采用Y0y0 的接線方式，即一次側(cè)帶中性點(diǎn)抽頭N。國家相關(guān)部門于2004年8月1日實(shí)施的JB/T 10432—2004《三相組合式互感器》標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)范了三相組合互感器的試驗(yàn)方法[8]，指出：三相組合互感器的誤差試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)及相互干擾試驗(yàn)均應(yīng)在施加三相電壓和三相電流的情況下進(jìn)行。而目前國內(nèi)因各生產(chǎn)廠家或國內(nèi)各級測試機(jī)構(gòu)均沒有適用于該項(xiàng)目的檢定裝置，因而仍然沿用單相法檢定三相組合互感器。而用單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器不僅不符合國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，也不滿足誤差檢定的原理，因此采用單相法檢定對其電壓誤差存在較大的影響。

1 三元件三相組合互感器電壓一次側(cè)接線方式

三元件三相組合互感器，即將三個(gè)電壓互感器和三個(gè)電流互感器封閉在一個(gè)空間內(nèi)。國內(nèi)廠家設(shè)計(jì)三元件三相組合互感器的電壓一次側(cè)時(shí)常采用Yy0 和Y0y0 兩種接線方式，其中又以Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器使用最為廣泛。Yy0 接線方式三元件三相組合互感器即一次側(cè)不帶中性點(diǎn)抽頭N 如圖1所示。這樣設(shè)計(jì)目的是一次側(cè)中性點(diǎn)抽頭N 在實(shí)際的安裝時(shí)并不會使用，為節(jié)省成本而采用Yy0 接線方式。Y0y0 接線方式的三元件三相組合互感器即一次側(cè)帶中性點(diǎn)抽頭N 如圖2所示。

圖1 一次側(cè)不帶中性點(diǎn)抽頭Yy0 連接方式

圖2 一次側(cè)帶中性點(diǎn)抽頭Y0y0 接線方式

2 單相法檢定Yy0 接線方式三元件三相組合互感器不足

采用單相法檢定三相組合互感器存在以下不足：①單相法檢定電流互感器是在低壓狀態(tài)下實(shí)施檢測，而組合互感器中的電流互感器是工作在高壓的狀態(tài)下；②單相法檢定三相組合互感器沒能考慮其內(nèi)部電磁場對誤差的影響；③單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器，線路中不可避免會將一次側(cè)兩個(gè)繞組串聯(lián)，電壓和負(fù)載由兩個(gè)繞組共同承擔(dān)，因此每個(gè)繞組上的電壓和負(fù)載不是額定值[6]。

根據(jù)電壓互感器檢定規(guī)程電壓互感器誤差檢定采用如圖3的接線方式，即一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器對應(yīng)一個(gè)被試電壓互感器檢定其電壓誤差。單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器的電壓誤差檢測接線如圖4所示，由圖可知在檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器A 相電壓誤差時(shí)，由于被試一次側(cè)無中性點(diǎn)抽頭N 其不可避免串入A、B 兩相兩個(gè)繞組，以A 相為高端以B 相為低端接入。而對應(yīng)二次側(cè)則以a 為高端，以b 為低端。這樣的誤差接線方式即將A、B 兩相兩個(gè)一次側(cè)串聯(lián)，二次側(cè)兩個(gè)繞組串聯(lián)。當(dāng)采用單相法檢定時(shí)，加載的額定電壓和額定負(fù)載均是加載在兩相繞組上，因此 每一相繞組實(shí)際的獲得的實(shí)際電壓值和負(fù)載值均不是額定值。因此采用單相法檢定的Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器并不能真實(shí)的反應(yīng)各相電壓互感器的真實(shí)誤差[4]。

圖3 單相法檢定電壓互感器

圖4 單相法檢定三元件組合互感器電壓誤差接線圖

3 三相法檢定三元件三相組合互感器

三相法是模擬三元件三相組合互感器實(shí)際工作狀態(tài)，同時(shí)對三相加載電流和電壓的情況下對其進(jìn)行檢定[8]，三相法原理框圖如圖5所示[1]。其檢定三元件三相組合互感器電壓誤差的接線圖如圖6所示。由圖可知當(dāng)采用三相法檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器時(shí)，每一相電壓互感器均對應(yīng)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)互感器[5]，避免一次、二次側(cè)串入多個(gè)繞組。實(shí)驗(yàn)時(shí)對A、B、C 三相同時(shí)加載電壓、電流進(jìn)行誤差測試，即保證三相組合互感器在模擬工況下進(jìn)行誤差檢定獲得相互影響的誤差數(shù)據(jù)，又避免單相法多串入繞組的情況。由此可見三相法檢定三元件三相組合互感器所取得的誤差數(shù)據(jù)才更加真實(shí)可靠。

圖5 三相法原理框圖

圖6 三相法檢定三元件三相組合互感器 電壓誤差接線圖

4 單相法和三相法試驗(yàn)對比

基于三相互感器校驗(yàn)平臺[3]，對一組電壓等級為0.2 級的Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器分別在單相法與單相法下進(jìn)行電壓誤差試驗(yàn)[2]，對比其試驗(yàn)結(jié)果。

4.1 單相法電壓誤差試驗(yàn)

將Yy0 接線方式的三元三相組合互感器按照圖4所示接線，電壓誤差所得比差、角差數(shù)據(jù)如曲線圖7、圖8所示。圖7表明AB、BC、CA“三相”的比差曲線均為一條平緩的曲線，數(shù)值在-0.14 左右。圖8表明AB、BC、CA“三相”的角差曲線均為一條平緩的曲線，其值在1～2 的范圍內(nèi)。

圖7 單相法電壓誤差比差曲線圖

圖8 單相法電壓誤差角差曲線圖

4.2 三相法電壓誤差試驗(yàn)

圖9 三相法電壓誤差比差曲線圖

圖10 三相法電壓誤差角差曲線圖

將Yy0 接線方式的三元三相組合互感器按照圖6所示接線，電壓誤差所得比差、角差數(shù)據(jù)如曲線圖9、10 所示。圖9表明A、B、C 三相比差曲線，A、B 相為-0.2 左右平緩曲線，C 相為-0.3 左右平緩 曲線。由此可知單相法的“三相”比差曲線比三相法的三相比差曲線均有增加，向正向偏移。圖10表明A、B、C 三相角差曲線A 相為在4 左右的平緩曲線，B 相為-4 左右的平緩曲線，C 相為-2 左右的平緩曲線。

5 理論分析

由試驗(yàn)結(jié)果可知，三相法檢測Yy0 接線方式的三相組合互感器所獲得的電壓誤差更大。如比差在-0.2 左右、角差為5、1、-5。而單相法測出的電壓誤差在三相比差都在0.1 左右，角差為2、1、2。因此可知單相法與三相法獲得的比差數(shù)據(jù)是在由負(fù)向正向偏移。

根據(jù)誤差接線圖4可知單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器由于一、二側(cè)分別串入了兩個(gè)繞組，則可以講這兩個(gè)串聯(lián)的繞組看成一個(gè)繞組，但其線圈匝數(shù)增加了1 倍即增大了被試電壓互感器的阻抗[5]。三相法檢定則沒有這一影響。

通過電壓互感器等值電路圖判斷繞組線圈匝數(shù)增加，對電壓互感器是什么影響。電壓互感器等值電路圖如圖11所示[7]。Z1為一次線圈阻抗，Z2′為折算至一次的二次阻抗，Zm為激磁阻抗。

圖11 電壓互感器的等值電路圖

其電壓誤差：

一次電動(dòng)勢平衡方程：

二次電動(dòng)勢平衡方程：

將式（3）、式（4）代入式（2）可得

將式（5）帶入式（1）可得：

結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，可知采用單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器，其接線方式不可避免的增大其繞組的匝數(shù)，從而導(dǎo)致其電壓誤差由負(fù)向正向偏移，這就導(dǎo)致在負(fù)數(shù)區(qū)域內(nèi)電壓誤差值更小，因此單相法不能反映Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器的真實(shí)誤差。三相法避免了這一錯(cuò)誤因而獲得的電壓數(shù)據(jù)為向負(fù)向偏移，所以其電壓誤差值得絕對值就偏大。

6 結(jié)論

采用單相法檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器會使被試一次、二次側(cè)分別多串聯(lián)入一個(gè)繞組，繞組線圈匝數(shù)增加，電壓誤差由負(fù)向正向偏移，因此不能真實(shí)的反應(yīng)每一相電壓互感器的真實(shí)誤差。而采用三相法檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器可以避免這一影響，真實(shí)的反應(yīng)出每一相電壓互感器的實(shí)際誤差，從而保證電能貿(mào)易結(jié)算的公平公正性。

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[ 8 ] 2 0 0 4 ,JB /T 10432.三相組合互感器[S].