35kV電壓互感器誤差測試及誤差判斷

趙祖誠

摘 要：在高供高計(jì)專變客戶中基本采用電壓互感器對專變客戶用電量進(jìn)行計(jì)量，但是因?yàn)殡娏ジ衅髡`差的存在，造成計(jì)量裝置的誤差，造成用戶用電量統(tǒng)計(jì)的失真現(xiàn)象。文章通過分析了35kV電壓互感器現(xiàn)場誤差測試方法及如何判斷電壓互感器誤差是否滿足運(yùn)行要求。

關(guān)鍵詞：專變用戶；電壓互感器；電量統(tǒng)計(jì)

引言

計(jì)量裝置的準(zhǔn)確、穩(wěn)定運(yùn)行直接影響到電量統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確、公正，涉及廣大用電客戶的利益。而電能計(jì)量裝置的檢定是保證電能計(jì)量準(zhǔn)確、可靠的重要手段。電壓互感器是電能計(jì)量裝置的一個(gè)重要組成部分，其誤差直接影響電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性，確保其安全、正確運(yùn)行是一項(xiàng)效益顯著的工作。

1 電壓互感器的分類

按用途分可分為測量用和保護(hù)用，測量用電壓互感器是輸出電壓信息給電壓表、電能表等；保護(hù)用電壓互感器是輸出電壓信息給繼電保護(hù)裝置及設(shè)備。

按相數(shù)分為單相式和三相式

按變壓原理可分為電磁式及電容式電壓互感器，又稱為TV（PT）及CVT。電磁式電壓互感器的原理是采用一二次線圈繞組不同來實(shí)現(xiàn)變壓，與變壓器相同；而電容式的結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜則是由串聯(lián)電容器分壓，再經(jīng)電磁式互感器降壓和隔離，電容式電壓互感器器除可防止因電壓互感器鐵芯飽和引起鐵磁諧振外，在經(jīng)濟(jì)和安全上還有很多優(yōu)越之處。

按繞組個(gè)數(shù)分為單繞組和多繞組電壓互感器，多繞組顧名思義就是在低壓側(cè)只有多個(gè)二次繞組，可以根據(jù)準(zhǔn)確等級不同使用于保護(hù)、測量、計(jì)量設(shè)備。

按高壓繞組尾端接地情況分可分為接地電壓互感器、不接地電壓互感器。接地是指在高壓繞組的尾端直接接地，或高壓繞組的中性點(diǎn)接地的三相電壓互感器；高壓繞組各部分全部絕緣的稱為不接地電壓互感器。

按安裝位置分為室內(nèi)型和室外型。

按絕緣介質(zhì)主要分為干式及油浸式，但也有使用氣體絕緣的。

2 電磁式電壓互感器基本原理及誤差

2.1 電磁式電壓互感器工作原理

一次、二次線圈通過鐵芯電磁感應(yīng)，將高電壓變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓（100；100/3；V），供計(jì)量及保護(hù)用。電壓互感器入端阻抗為電抗（感抗性質(zhì)）。電網(wǎng)的所有元件中，入端阻抗為容抗（XC）性質(zhì)的有：輸電線對地電容；耦合電容器；斷路器斷口的并聯(lián)電容及電容式電壓互感器（以下簡稱CVT）。入端阻抗為感抗（XL）性質(zhì)的有：電壓互感器、變壓器及電抗器。當(dāng)電網(wǎng)正常操作（斷路器投切）出現(xiàn)的操作過電壓或大氣過電壓時(shí)，電網(wǎng)會(huì)因鐵磁諧振（電網(wǎng)中容抗與感抗相等）而燒毀電網(wǎng)的某些元件（例：電壓互感器）。由于變壓器和電抗器在工作電壓及過電壓時(shí)其產(chǎn)品處于鐵芯飽和狀態(tài)，產(chǎn)品的入端阻抗值基本不變，而PT在電網(wǎng)電壓改變時(shí)自身的感抗值可能會(huì)與電網(wǎng)的容抗值相等發(fā)生鐵磁諧振燒毀電壓互感器。所以，在電網(wǎng)中所有的元件中，僅要求電壓互感器應(yīng)避免鐵磁諧振的發(fā)生。

2.2 電磁式電壓互感器誤差

電壓互感器是通過二次側(cè)的電壓U2乘以已、二次繞組的變比KU來計(jì)算出高壓側(cè)電壓的，但由于存在勵(lì)磁電流、原邊與副邊繞組電阻和漏抗的存在，就影響了電壓互感器的正確性，使得計(jì)算結(jié)果與高壓側(cè)電壓在電壓值和相位角的偏差，即電壓誤差和相位誤差。

3 影響誤差的因數(shù)

3.1 電壓對誤差的影響

由于鐵芯的磁導(dǎo)率和損耗角都是在變化的不是恒定不變，電壓互感器運(yùn)行過程中，隨著電壓升高，鐵芯磁密加大，磁導(dǎo)率和損耗角先與電壓成正比后成反比，即I0/U1隨著電壓的升高，先降低且超前，然后升高且滯后；因此互感器不帶負(fù)荷的比差|fk|和角差？滓k先隨著電壓的升高而降低，然后再隨著增大。

3.2 二次負(fù)荷對誤差的影響

電壓互感器的帶負(fù)荷誤差？著f與二次負(fù)荷導(dǎo)納的大小成正比，與電壓值的大小無關(guān)。二次負(fù)的阻抗角？準(zhǔn)俗稱功率因數(shù)，會(huì)對電壓互感器負(fù)載誤差？著f的相位造成影響。當(dāng)cos？準(zhǔn)由0.8至1，？著f超前36.80，比差fu變化不大，可能減小也可能增大；角差？滓f減小，可能由正值變?yōu)樨?fù)值。

3.3 線圈匝數(shù)對誤差的影響

線圈匝數(shù)對誤差的影響很大，線圈匝數(shù)與空載電流■0成反比，但與線圈內(nèi)阻抗、漏抗成正比，因此在空載時(shí)誤差■k變化不大，而負(fù)載時(shí)誤差？著f會(huì)增大很多，所以互感器誤差？著增大。

3.4 鐵芯平均磁路長度

鐵芯平均磁路越長互感器空載誤差越大。

3.5 鐵芯材料和磁密對誤差的影響

空載誤差隨著空載電流增大而增大，隨著鐵芯的磁導(dǎo)率增大而減小。磁導(dǎo)率高且飽和磁密也高的鐵芯互感器誤差越小。

3.6 電源頻率對誤差的影響

空載誤差主要看鐵芯的飽和程度，如果鐵芯不飽和電源頻率對誤差影響不大。同時(shí)線圈的漏抗與電源頻率成正比，負(fù)載誤差將隨頻率的增大而增大。在高壓電壓互感器中，漏電容電流也和頻率成正比，也影響互感器的誤差。所以電源頻率在5%以內(nèi)的變化對誤差影響不大。

4 測試方法

文章使用比較法進(jìn)行測試。

4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備

電源操作箱一套5kVA以上操作箱應(yīng)配備過載自動(dòng)掉閘裝置；升壓器一臺根據(jù)被試電壓互感器以及現(xiàn)場實(shí)際情況準(zhǔn)備多臺設(shè)備；標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器一臺0.05S級標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器準(zhǔn)確等級應(yīng)比被試電壓互感器高兩個(gè)等級以上，并要求在檢定有效期內(nèi)；互感器現(xiàn)場校驗(yàn)儀一臺準(zhǔn)確等級：2級要求在檢定有效期內(nèi)；電壓負(fù)荷箱2臺準(zhǔn)確等級：±3% 根據(jù)被試電壓互感器額定二次負(fù)荷值，準(zhǔn)備多臺該設(shè)備，并要求在檢定有效期內(nèi)；專用測試導(dǎo)線一套一次導(dǎo)線及二次導(dǎo)線；專用接地線一組；萬用表一只要求在檢定有效期內(nèi)，帶鉗口（可測電流）。

4.2 接線方法

將被試電壓互感器計(jì)量二次繞組的首端與互感器校驗(yàn)儀的Ux端子連接，非尾端與互感器校驗(yàn)儀的x端子連接，電壓負(fù)荷箱Y1接在互感器校驗(yàn)儀的Ux和x兩端子之間；如果被試電壓互感器有測量或保護(hù)繞組，將電壓負(fù)載箱Y2接測量繞組兩端，其它繞組開路，不得短路；將標(biāo)準(zhǔn)電壓互感器的a、x端子連接至互感器校驗(yàn)儀的a、x端子，并將接地端子接地。

5 測試步驟

（1）通電前檢查。接線完成后，檢定負(fù)責(zé)人應(yīng)檢查高壓線的安全距離是否符合要求，接線是否正確。

（2）預(yù)通電檢查。加壓過程中設(shè)專人監(jiān)護(hù)，穩(wěn)定的將一次電壓升至額定值的5%～10%之間，觀察誤差值。如未發(fā)現(xiàn)異常情況，誤差值正常、設(shè)備運(yùn)行正常則可升到最大電壓百分點(diǎn)，然后降為0。如有異常，應(yīng)排除后再試測。

（3）按照規(guī)程進(jìn)行誤差測試。

6 結(jié)束語

文章分析了35kV電壓互感器的校驗(yàn)方法，通過對互感器的誤差校驗(yàn)保證了電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，使得電能量值得以正確的傳遞，同時(shí)通過誤差的判斷也是保證電壓互感器安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要手段，電壓互感器的校驗(yàn)在電力生產(chǎn)過程中有著重要的作用。

參考文獻(xiàn)

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