浅析负荷对电压互感器误差的影响及对策

2020-06-23孙琪

机械工程与自动化 2020年3期

孙琪

(山西省机电设计研究院，山西太原 030009)

0 引言

电压互感器(Potential Transformer 简称PT)和变压器类似，是用来变换线路上电压的仪器。变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；而电压互感器变换电压的目的主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。

电力系统中为满足计量结算，必须对电压互感器进行强制检定，经检定后满足精度要求的互感器才可使用。因此为了电力计量贸易结算的准确、可靠，必须对电压互感器强检，确保电压互感器误差的准确性。在电能计量装置中互感器作为重要的组成部分，其误差成为电能计量装置误差的主要来源之一。通过对电压互感器误差检测发现，电压互感器二次所接的负荷对互感器误差的影响不容忽视。为此，本文就负荷对电压互感器误差的影响进行分析，并提出相应的对策。

1 电压互感器工作原理及误差

由戴维南等效原理可知，电压互感器等效电路如图2 所示。设，Z1、Z2分别为一次绕组和二次绕组的内阻抗，Z2′为二次折算到一次的阻抗；I1、I2分别为一次绕组和二次绕组产生的电流，I2′为二次折算到一次的电流；U1和U2分别为一次及二次的电压值，U2′为二次折算到一次的电压；E1、E2分别为一次及二次所产生的感应电势，E2′为二次折算到一次的感应电势；I0为励磁电流，Y′为折算到一次的二次负荷，Zm为励磁阻抗，复数。

根据等效电路可推导出电压互感器的误差公式如式(1)所示:

ε=-Y0Z1-Y′(Z1+Z2′).

(1)

其中：Y0为励磁导纳。

由式(1)可以看出：电压互感器误差由空载误差和负载误差组成，-Y0Z1为空载误差，-(Z1+Z2′)Y′为负载误差。

图1 电压互感器工作原理图2 电压互感器等效电路

2 电压互感器误差产生原因和外接负荷的影响

电压互感器制作完成后，其一次阻抗Z1就是定值，励磁导纳Y0只与施加的一次电压有关，是非线性的；二次阻抗Z2也为定值，即Z1+Z2′为定值，由此可见，电压互感器的误差与二次负荷有关，其值与二次负荷成正比，所以影响互感器误差的因素是：①二次负荷；②一次电压值。电压互感器在一次施加额定电压情况下，励磁电流在一次绕组上造成的电压降产生的误差就是空载误差，与励磁导纳Y0有关，在一定电压下其误差为定值。那么，影响互感器的误差主要是负载误差，是由互感器二次负载带来的。在实际的测试过程中误差影响因素主要有电压互感器二次负荷的电缆线电阻、接线端子接触电阻、熔丝电阻、继电器接点电阻和电表电压线圈电阻，其中以电压线圈的负荷为主。

3 电压互感器的检定

为了比较不同负荷情况对互感器误差的影响，需对电压互感器进行检定。目前对电压互感器的检定还是传统的比较法，也就是用被检电压互感器与标准电压互感器比较，测得被检互感器相对于标准互感器的误差。依据JJG314-2010《测量用电压互感器检定规程》和JJG1021-2007《电力互感器检定规程》，电压互感器检定线路如图3所示。