基于工频电压加法对20kV电压互感器溯源

2014-03-22李恺万全彭潇杨帅

计量技术 2014年4期

关键词：校验仪试品压差

李　恺　万　全　彭　潇　杨　帅

(湖南省电力公司科学研究院，长沙 410007)

0　引言

大型火力发电机出口处要配备一次额定电压为20kV的电压互感器(TV)。对其现场校准时，一般有两种方案：

1)采用20kV标准电压互感器溯源。

2)采用35kV标准电压互感器配高精度感应分压器溯源。

由于20kV电压互感器标准使用机会不多，配置后经济效益不明显，故各地区计量中心往往采用方案2进行溯源。

使用方案2有如下弊端：

1)35kV标准电压互感器及其励磁电源等配套设备繁多、沉重，不利于现场校准工作的开展。

2)发电机出口的20kV电压互感器常常装于狭窄的开关柜或母线罐体内，考虑到高压安全间距要求，标准到被试品的试验接线不便进行。

3)额定试验电压超过20kV,划定的高压试验区域较大，有复杂的不安全因素。

鉴于传统校准方案有各种不足，本文通过“工频电压加法”创新性地对20kV全绝缘电压互感器进行现场溯源。

1　校准原理

互感器的串联加法线路原理如图1所示[1]，图中，To为升压变压器，T1、T2为标准电压互感器，Tx为被试电压互感器，其铭牌变比均为K，T1、T2、Tx的误差分别为a、β、g，则T1、T2、Tx的二次电压复数表示形式为：

图1　互感器的串联加法线路

U1a(1+a)/K=U2a

(1)

U1b(1+β)/K=U2b

(2)

(U1a+U1b)(1+g)/K=U2x

(3)

从数学意义上来讲，电压互感器误差ε由比差、角差两部分组成：

ε=f+jδ

(4)

式中，f为比差，也是ε的同向分量，物理意义为被测电压向量与标准电压向量的幅值差；δ为角差，也是ε的正交分量，物理意义为被测电压向量与标准电压向量的相位之差。

如图1，互感器校验仪A、X端测量二次基准电压，K、D端测量标准与被试品二次电压之和，即：

UKD=U2x-(U2a+U2b)

(5)

当互感器校验仪达到平衡时可得到测量误差UKD/UAX，其意义为：

(6)

若已知电压互感器T1、T2的误差和T1、T2的二次电压，则通过互感器校验仪可求得电压互感器Tx的误差值。

这种方法常用于标准装置的实验室溯源和自校准[2-3]。用于现场对计量器具溯源，其优势在于：

1)升压变压器高压绕组内部一点接地，只要接地点设置合理，可令U1a=U1b，从而降低高压部分对地电位差，减少不安全因素。

2)T1、T2的额定一次电压为Tx一半，绝缘配置较低，更加轻巧，便于试验开展。

2　校准方案

2.1　搭建试验平台

校准对象为20kV电压互感器，可选择两台带自升压功能的10kV精密电压互感器做标准，不必额外准备升压变压器，进一步精简试验设备。20kV与10kV电压互感器变比不同，通过高精度可调感应分压器变换标准二次电压，使其与被试品二次电压一致。校准原理如图2所示。图中，Ta1、Ta2为一台10kV自升压精密电压互感器的升压变压器铁芯绕组和互感器铁芯绕组，Tb1、Tb2为另一台10kV自升压精密电压互感器的相应绕组；Tx为20kV电压互感器被试品；T0为高精度可调感应分压器，准确度等级为0.002级，其变比调至0.5。