具有测温功能的电压互感器校验仪设计与应用

刘 罡，周 浩，姜春阳，曾 辉

（1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.中国电力科学研究院，湖北 武汉 430074）

0 引言

电压互感器校验为测量标准电压互感器和被检电压互感器之间误差的试验装置，其控制面板可以显示互感器比值误差和相位误差。根据JJG 1021—2007《电力互感器检定规程》与JJG 314—2010《测量用电压互感器检定规程》规定，试验温度亦需满足要求［1-2］，因此即时温度的采集和读取显得尤为重要。然而，由于现场试验条件所限或试验人员疏忽等原因，测量温度常出现试验后进行补记的现象，导致误差数据可信度降低。

为解决上述问题，提出一种具有温度测量功能的电压互感器校验仪装置，从校验仪供电回路引入电源对电子式温度计供电，将电子式温度计嵌入互感器校验仪中，使得试验人员在进行误差读取的同时得到现场的即时温度，使得到的误差数据更加准确。

1 装置整体分析

装置主要由传统的电子式互感器校验仪和温度测量装置组成，其系统接线如图1 所示。系统采用低端测差线路，电子式互感器校验仪供电回路V 与标准电压互感器二次侧a0和x0并联，测差回路ΔV与标准电压互感器二次侧x0、被检电压互感器二次侧x相连，标准电压互感器二次侧a0与被检电压互感器二次侧a相连。温度测量装置并联接入到校验仪供电回路V 中，正常试验时温度测量装置输入电压保持在，经过分压电路降压以及整流滤波电路和稳压电路得到+5V 直流电压对温度测量装置内部电子式供电。

图1 装置的系统接线

2 温度测量装置硬件设计

温度测量装置主要由电阻电容分压电路、单相桥式整流滤波电路、稳压电路以及电子式温度计组成［3］，其硬件结构如图2 所示。

图2 测温装置的硬件结构

2.1 阻容分压电路

阻容分压电路结构如图3 所示。该电路将电压互感器二次侧产生的电压通过分压输出12V 直流电压。电路主要由分压电阻R1、R2和分压电容C1、C2组成，须满足R1C1=R2C2。同时须考虑当其中某一电阻发生短路时短路电流较小且选用常用规格电阻和电容，通过验证电阻R1设计值为4 kΩ，R2为1 kΩ，电容C1设计值为500 pF，C2为2 000 pF，输入端UI额定电压为交流57.7 V，通过分压电路降压得到约12 V 交流电压U0。

2.2 整流滤波电路

整流滤波电路主要由桥式整流电路、滤波电容和负载电阻组成，结构如图4 所示。桥式整流电路中D1—D4 为1N4007 型整流二极管，由于二极管的单向导通特性可将交流电压变为不平滑直流电压，经滤波电容C0滤波后变为平滑直流电压。由于输出端实际接阻性负载7805 电路，故实际设计时负载电阻R0可不接。

图3 阻容分压电路

图4 整流滤波电路

2.3 稳压电路和电子式温度计

三端集成稳压电路7805 和电子式温度计的电路结构如图2 所示。7805 的输入端与整流滤波电路相连，实际使用时，中间可串联一导通二极管防止输入端加载反方向电压烧坏7805，输出端与电子式温度计相连。电子式温度计可选用TEP11 型电子式温度计，其工作温度范围为-50～200 ℃，保证在现场极端温度条件下试验温度的正常显示。另外，在实际使用时可在7805 背面加上散热片防止其过热烧坏［4］。

3 电子式互感器校验仪的检定

为验证传统的电子式互感器校验仪本身的计量性能，采用0.2 级HESH 型互感器校验仪整体检定装置对该电子式互感器校验仪的计量性能进行检定，检定项目和结果如表1 所示，试验结果满足JJG169—2010《互感器校验仪检定规程》2 级电子式互感器校验仪的要求［5］，证明该电子式互感器校验仪可开展现场电压互感器的试验。

表1 电子式互感器校验仪的检定项目及结论

4 实际条件下的试验结果及分析

为验证该电压互感器校验仪在不同现场条件下的性能，选取不同时间不同电压等级变电站进行验证性试验。

4.1 夏季220 kV 电容式电压互感器试验

为验证高温条件下本装置的校验性能，选取某220 kV 变电站1 号母线0.2 级电压互感器进行验证性试验，选取的标准器及配套设施如表2 所示，依据JJG 1021—2007 《电力互感器检定规程》 对A、B、C三相分别进行误差试验［6］，功率因数取0.8，试验结果如表3 所示。JJG 1021—2007 《电力互感器检定规程》 规定0.2 级电压互感器比值误差应小于0.2%，相位误差应小于10′，由表3 可知比值误差最大值为-0.054%，相位误差最大值为5.1′，满足规程要求。试验结果表明本装置在高温条件下性能良好。

表2 标准器及配套设备信息

4.2 冬季500 kV 电容式电压互感器试验

为验证低温条件下本装置的校验性能，选取某500kV 变电站1 号主变压器电压互感器进行验证性试验，选取的标准器及配套设施如表4 所示，依据JJG 1021—2007 《电力互感器检定规程》 对A、B、C三相分别进行误差试验，功率因数取0.8，试验结果如表5 所示。JJG 1021—2007 《电力互感器检定规程》 规定0.2 级电压互感器比值误差应小于0.2%，相位误差应小于10′，由表5 可知比值误差最大值为0.077%，相位误差最大值为3.2′，满足规程要求。试验结果表明本装置在低温条件下性能良好。

表3 夏季220 kV 电容式电压互感器三相试验结果

表4 标准器及配套设备信息

表5 夏季500 kV 电容式电压互感器三相试验结果

5 结语

提出一种具有温度测量功能的电压互感器校验仪装置，对其中温度测量装置进行设计，给出阻容分压电路、整流滤波电路、7805 稳压电路以及电子式温度计的结构图。采用0.2 级互感器校验仪整体检定装置对本装置进行误差检定，满足2 级电子式互感器校验仪要求，可以开展现场检定。在夏季和冬季分别对某220 kV 和某500 kV 变电站电容式电压互感器进行验证性试验，试验结果正常，温度显示功能良好。