浅析电磁式电压互感器误差原因

张洁 朱豆华 肖玲 朱琦

【摘要】本文分析了由额定容量不足、低额定功率因数、谐波、过电压、热动作等引起的誤差特性的恶化，并提出了相应的政策建议，为防止电磁电压互感器的误差特性的隐形劣化提供了参考。

【关键词】电磁式；电压互感器；误差

电磁式电压互感器（TV）是计量电能的重要装置。在某些情况下，在实际条件下运行的TV，其误差可能远远大于相关规定的允许值。在使用TV的过程中，往往会忽视上述因素，导致TV的误差特性被进一步恶化，然而，相关人员并没有意识到这就是所谓的TV隐形恶化。因此，为了减小测量误差引起的功耗，采用其他改进措施，进一步恶化了TV的误差特性。

一、电磁式电压互感器基本内容

电磁电压互感器的工作原理、结构和连接方法与变压器的工作原理相同。主要的区别是电压互感器的容量很小，通常只有几十到几百伏安。第一，电压互感器的一次侧电压（电网电压）不受变压器二次侧负荷的影响，在大多数情况下，二次侧负荷是恒定的。第二，电压互感器的二次侧所接的负荷是侧量仪表和继电器的电压线圈，电压互感器的阻抗非常大。因此，电压互感器的正常运行方式接近无负载状态。必须指出，电压互感器的一次侧不允许出现短路，因为短路电流很大，将烧坏电压互感器。

二、电压互感器分类

（1）按安装地点可分为户内式和户外式。35kV及以下多制作为户内式，35kV以上为户外式。

（2）根据相数能够分为单相以及三相式，35kV及以上不能制成三相式。

（3）根据绝缘方式，可分为干式、浇注式、油浸式和充气式。干式绝缘胶压变压器结构简单，无火灾、爆炸危险，但绝缘强度低，仅适用于6kV以下的室内安装。浇注式电压互感器结构紧凑，易于维护。适用于3kV至35kV的室内分布。油浸电压互感器的绝缘性能良好，可用于10kV以上的室外配电设备，并可在SF6全封闭式电气设备中使用充气电压互感器。

三、TV误差特性恶化的原因

（一）电力系统过电压

电力系统中存在的形式各异的电感元件（变压器、TV、发电机、消弧线圈等）与各式的电容（对地、相间电容，补偿用的串，高压设备的寄生电容等），可能会形成振荡回路。当满足某些条件时，会产生谐振现象，并形成谐振过电压。一般来说，谐振过电压的原因主要包括：一方面，过电压是由操作或故障产生的，另一方面，当谐振条件被破坏时，容易产生过电压。此外，在中性点无接地系统中，当传输线断开时，系统容易产生谐振过电压，断路器不全相运行，熔断器断开。电力系统中单相接地故障的发生引起非故障相电压的上升，在一定程度上可能超出线路电压的三角形，然后可能出现中性点位移或不稳定。在系统中，当单相接地电弧熄灭时，中性点的不稳定电压由电视核心饱和度启动。当条件可用时，所有这些现象都可能导致严重的电TV过度。对于中性点无接地系统，当发现单相短路接地时，故障的运行时间将超过2小时，在一定程度上，会造成电视上的超差，当过热严重时，设备就会损坏。

（二）谐波

在电力网中，因为大容量电力整流设备、换流设备和系统中一些非线性负载的接入，在一定程度上造成了系统的谐波。电磁感应式TV在运行中因为原、副边有着漏阻抗以及电容，还有副边负载存在附加误差等，当达到高次谐波条件的时候，当TV铁芯产生不饱和的情况，或一次绕组的漏抗很小，误差特征将继续在一定程度上恶化。TV误差随正弦波畸变率的增大而非线性地增加。同时，对TV误差的偶次谐波的影响程度远远大于奇次谐波影响。如果TV在谐波环境中运行，它的误差特征不能通过接线方式来降低。通过对谐波进行多年的测试和比较，发现谐波注入电力系统时，电压畸变程度与该点的短路容量和运行方式符合数学的反比关系。

（三）热作用

若热作用的影响时间太长，则会在一定程度上降低TV铁芯的磁导率，进一步恶化其误差特征。如果TV的运行时间超过5年，一般状况下铁芯的各种损耗均是以热能的形式挥发。如果热作用的影响时间过长，铁芯的磁导率会进一步降低，误差将为负，甚至出现超差。

（四）TV的实际功率因数比较低

电压线圈功率因数的值是感应式三相电能计的0.2到0. 3。然而，在电子电能表中，由于经过小型的TV作隔离以及采样，进一步黑醋栗电压回路，因此功率因数通常在0.3到0.5之间。此外，在系统中由于感性负荷的接入，在整个电压二次回路中，电子式电能表的功率因数通常在0.3左右。

四、结语

在允许误差范围内，保证TV的平稳运行，通常有以下策略：（1）选择科学合理的TV连接方式。当条件允许时，通过计量变电站的电能，运用专用的TV二次绕组，就TV绕组———负载接线的方法实行单一的处理，很容易计算出TV功率因数以及容量。（2）为了避免对设备产生谐振损伤并造成事故，在TV的二次回路中，选用电容补偿方法是很慎重的。（3）为了避免用户向电网输送谐波，需要对电网谐波进行管理。（4）通过合理的措施消除过电压。

参考文献

[1]本刊编辑部.浅谈中压电流互感器常见问题———对中压电流互感器运行经验与体会[J].电气工程应用，2017（03）：29～32.

[2]乐健，柳永妍，李琼林，余晓鹏，刘开培.电容式电压互感器谐波测量误差试验技术[J].电力系统自动化，2016，40（08）：108～113.