计量用电压互感器现场检验常见超差问题及措施分析

摘要：文章主要是针对变电站10KV电压互感器测试中存在的问题展开了相关的分析，提出了可行性的解决方案，最后探讨了一体式三相电压互感器现场检验的方法，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。 关键词：电压互感器；误差测试；下限负荷 1 引言

电压互感器是电能计量装置中重要的组成部分，其在投运的过程中一定要经过误差测试的检测。为此应当在其中加入三相对称电压对电压互感器进行误差的一个检测，同时还需要二次负荷箱来模拟出各种不同形式的三相负荷。 2 电压互感器下限负荷误差超差的原因及解决措施 2.1 情况介绍

随着电子式电能表在电能计量装置中的普遍应用,由于电子式电能表电压回路的视在容量比机械式电能表电压回路的视在容量小很多,因此对电压互感器二次容量的要求相应减小很多。目前,电子式电能表没有统一进行设计,各种型号电能表电压回路的容量相差较大(0.4-1.6VA),而且随着设计出线路数变化,电压互感器的实际二次负荷有较大变化。为了使电压互感器的工作负荷满足现场所带表计的负荷数,JJG1201-2007要求测试误差的下限负荷为2.5VA,也就是说要求电压互感器从2.5VA到额定负荷时的误差均满足等级指数要求,而GB1207-2006《电磁式电压互感器》要求的下限负荷为额定负荷的1/4,因此,在对电能计量用电压互感器按照JJG1201-2007进行检定时,经常出现1/4额定负荷时检定合格,而在下限负荷选

2.5VA时检定不合格的情况。现场对1台二次有2个输出绕组,额定负荷均为50VA的电压互感器进行误差测试。 2 2 原因分析

电压互感器设计时的误差主要包括匝数补偿误差、空载激磁误差和二次负荷误差。按照GB1207-2006的规定,制造厂在设计互感器时,为节省材料和成本,一般会让互感器额定负荷下的比值差与1/4额定负荷下的比值差变化15个化整单位,按线性影响计算,1/4额定负荷的变化对比值差影响就是5个化整单位。可以估计出,互感器在零负荷下的比值误差比1/4额定负荷下的比值误差要偏正5个化整单位,对于0.2级的互感器,运行在小负荷下,实际的比值误差可能达到0.25%。按照GB1207-2006正常设计额定负荷为30VA时,误差设计为-0.15%,1/4额定负荷(7.5VA)时误差为0.15%,其误差变化原因是电压互感器存在内阻抗Z0,在负荷不同输出电流引起的电压降不同。此时,按照JJG1201-2007的要求在二次负荷为2.5VA检定时，误差接近0.25%,误差已经超出互感器等级要求。 2.3 解决措施

为解决该问题,应设计额定负荷30VA时误差为-0.15%,下限负荷2.5VA时误差为0.15%。首先需要对下限负荷2.5VA时误差进行设计调整,方法是直接调整补偿匝数,使下限负荷2.5VA时误差为0.15%,这时如果其他参数不变,额定负荷时的误差将小于-0.2%,需要减小内阻抗,降低内阻抗压降,使误差回升到-0.15%以内,满足正常设计指标。由上述误差调整原理可看出,为解决下限负荷误差超差的问题需要减小内阻抗,增大二次导线的截面积,使线包加大,电压互感器的材料体积加大。因此,新规程对电压互感器的制造提出了更高要求,但生产厂家没有按照新的规程进行生产检验,这是造成下限负荷误差超差的原因。

3 三相电压互感器误差测试的问题分析及解决措施

3.1 现场特殊三相电压互感器误差测试存在的问题 3.1.1 三相三柱式电压互感器

加三相对称电压时,电压互感器的磁路磁势由三相激磁电流提供,每相磁路近似为一个磁柱长;而加单相U相电压时,由于V、W相没有电压,激磁电流为0,无磁势产生,U相磁通需要通过V相、W相铁心构成回路,其U相等效磁路LU相对于单相时的LU,会发生很大的变化,其激磁电流iU0与三相升压时的iU0有很大变化,激磁误差会与加三相电压时不同,不能用单相电压法测试出运行情况下的误差,因此三相电压互感器进行误差测试时,必须使用三相对称电压进行测试。现场对1台0.2级二次只有1个输出绕组的电压互感器分别用2种方法测试下限负荷误差。中性点带高阻抗一体式三相电压互感器某种10kV电压互感器箱三相做成了一个整体,外接端子只有一次高压U、V、W和接地钮N,二次端子只有u、v、w、n端子。正常运行时互感器外加压为三相对称电压,一次高压人工中性N的对地电压为UN=0V,各相的相电压为线电压的1/3,且完全对称,输出的地端子N与人工中性点N的电位相同,为0V。二次输出的各相相电压和线电压也完全对称,一次、二次之间的电压变比为互感器的额定变比。按照以上互感器的工作原理,当对一体式三相电压互感器进行误差测试时,在U相加单相电压时,电压施加于U相、N相之间,由于UN之间串联一个高阻抗Z,使加在电压线圈上的电压不等于外电压UUN,而中性点N′没有引出,因此测出的电压互感器误差会有很大的负值,不能用单相电压法测试出运行情况下相电压的误差;但在UV相加线电压时,电压施加于U相、V相之间,当负荷相等时UU、UV为UUV的1/2且方向相反,与实际工作时一次电压幅值和相位有很大差别,其测出的线电压UUV的误差不能正确反映实际运行下的UUV合成误差,因此,三相一体式电压互感器进行误差测试时必须使用三相对称电压。 3.1.2 三相负载不对称的电压互感器

当电压互感器按照Y/y型接线时,10kV线路一般使用三相三线电能表,多数电能表只有YUV、YWV两相负荷,此时对于Y/y型接线的电压互感器各相负荷不相同。此时如果用单相法进行各相互感器接线,在测试误差时需要给互感器二次侧接相应负荷,但由上述三相负荷计算公式可以看出,由于有相移而无法找到合适的负荷箱模拟实际工作状态下的互感器误差,因此,必须用三相电压法进行误差测试。 3.2 一体式三相电压互感器现场校验方法

通过以上分析可看出,必须使用三相电压法对三相一体式电压互感器进行误差试验,为此以下对一体式三相电压互感器现场校验校验方法进行介绍。 3.2.1 现场校验装置

SHS35102A型一体式三相电压互感器现场校验装置是在总结国内电力系统三相电压互感器使用现状的基础上,将三相电压互感器试验成套装置有地集成为一体,既方便试验室使用又方便现场试。将现场接线的工作量减小到最低的程度,实现了方便、安全、快捷的易用性目标,推动了传统高压测试的技术进步。其主要特征有:a.采用一体式三相升压器和一体式三相电压负荷箱以及三相调压器,并将现场互感器校验仪和一体式三相电压负荷箱,以及三相调压器集合在一台小拉车上,提供了三相平衡试验电源。b.一体式三相电压负荷箱可根据被试互感器负荷接线的不同,直接进行V、Y、Δ方式切换,并分别模拟实际不同接线的负荷形式。 3.2.2 升三相电压进行电压互感器现场校验法

变电站10kV、35kV侧的电能计量装置一般使用三相三线电能表,电压互感器通常接成Y/y形式,中性点经高阻抗接地,因此计量装置综合误差与线电压UUV和UWV有关,只需要进行3个线电压的一次到二次的比差和角差测量。

4 结束语

由上可知，现场电压互感器应当严格依照规定进行相关的测试，使得互感器能够使用到更宽的负荷范围，才能使其能够有效满足到实际运行时的需求，使不同的二次负荷转换接线的方式能够更加的便捷。 参考文献：

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[2]邹莉琳.计量用电压互感器现场检验常见超差问题及措施浅析[J].现代营销(经营版),2019(8).