電壓互感器二次回路降壓與電能計量的教學探討

摘要：電機教學中，由于電壓互感器二次回路壓降直接影響電能量計量的準確性，嚴重時會危及電力系統的穩定運行，因此本文從分析電壓互感器二次壓降的形成機理入手，并提出最為合理的二次壓降治理方案，作為教學應用時參考。

關鍵詞：電壓互感器；二次壓降；教學探討

隨著電力市場的改革，電能計量關系到直接的經濟利益，做好PT二次回路壓降的管理與改造工作，對保證電能計費的公正合理意義較大。

教師在教學時，要注意電壓互感器二次壓降直接影響電能計量的準確性，甚至對系統穩定運行產生不良影響。為此，人們在改善二次壓降方面做了大量工作，歸結起來可分為降低回路阻抗、減小回路電流和增加補償裝置等三大類降低二次壓降的措施。

一、降低回路阻抗

電壓互感器二次回路阻抗包括：導線阻抗、接插元件內阻和接觸電阻等三個組成部分。

1，導線阻抗，對電壓=次回路，連接導線的截面積應按允許的電壓降計算確定，至少應不小于2.5mm。在實際工作中，電壓互感器：次回路線路的截面積一般選在6 mm。

2接插元件內阻，考慮到電壓互感器二次回路中存在刀閘、保險、轉接端子和電壓插件等接插元件，在不考慮接觸電阻的前提下，各元件的自阻和可以認為是一個定值，該值很小，并且不易減小，

3接觸電阻，降低電壓互感器二次回路阻抗的具體方案為：電壓互感器：次回路更換更大截面積導線；定期打磨接插元件、導線的接頭，盡量減小接觸阻抗。

但無論采取何種處理手段，都只能將二次回路阻抗減小到一個數值，不能減小到零。

二、減小回路電流

一般情況下，電壓互感器二次計量繞組與保護繞組是分開的，計量繞組負載為電能表等，負載電流小于200 mA，因而現場測試若發現電壓互感器一次回路電流大干200 mA時，可采取以下措施減小電流：

1，采用專用計量回路，目前電壓互感器二次一般有多個繞組，且計量繞組與保護繞組各自獨立。否則電壓互感器二次回路電流較大。

2，單獨引出電能表，專用電纜對于計量繞組表計較多的情況，即使該繞組負載電流較大，但通過專用電纜的電流因只有電能表計的負載而減小，因而電能表計回路的電壓互感器二次回路壓降也較小。

3，選用多繞組的電壓互感器，對于新建或改造電壓互感器的情況，有的電壓互感器有兩個二次主繞組和一個輔助繞組，可取主繞組中的一個作為電能計量專用二次繞組，這樣該回路因只接有電能表而使電流較小，從而壓降也較小。

4，電能表計端并接補償電容，由于感應式電能表電壓回路為電壓線圈，電抗值較大，使得流過電壓線圈的電流即電壓互感器二次回路電流無功分量較大，電壓互感器二次回路負載功率因數較低。采用在電能表電壓端子間并接補償電容的方法，可以降低電壓互感器二次回路電流的無功分量，從而降低電壓互感器二次回路電流，達到降低壓降的目的。實際并接電容時，應選好電容值。一般以壓降的角差最小為最佳選值。還應注意電容的耐壓，以保證可靠性。但是此措施由于未被有關部門完全認可，所以并未被廣泛采用，建議慎重使用。

5，裝設電子電能表，電子電能表功能全，往往一只表可代替有功、無功，最大需量及復費率等表，因而可減小電能表計數量，同時電子電能表輸入阻抗高，單只表負載電流只有30mA左右，因而使得電壓互感器二次回路電流大大降低，壓降也就較小。

在上述五種減小電壓互感器二次回路電流的方法中，采用專用計量回路和裝設電子電能表的效果明顯，而且易于實現。但使用上述方法減小電壓互感器二次回路電流方案。只能有效降低回路中電流到一定值，因為該值是由儀表數量和儀表阻抗性質決定的，一旦接線形式和連接儀表數量確定了，二次回路電流的大小就基本確定了，即由于電壓互感器二次回路接線特點決定了二次回路電流，無論采用何種方法，電壓互感器二次電流不可能等于零。

三、增加補償裝置

目前補償器種類較多，從原理上分，主要有三種：定值補償式、電流跟蹤式、電壓跟蹤式。

1，定值補償式補償器在電壓互感器二次回路阻抗和回路電流不變的前提下，能夠對二次壓降進行有效補償，由于不能跟蹤電壓互感器二次回路阻抗和回路電流發生變化而引起二次壓降的變化，因此不可避免地引起電壓互感器：次綜合壓降欠補償或過補償現象發生。由此可以說，定值補償裝置(無論是有源的，還是無源的)在設計時就存在缺陷，是絕對禁止用于二次壓降補償的。

2，電流跟蹤式補償器的設計前提是電壓互感器：次回路阻抗不變，只要跟蹤二次回路變化的電流就可以達到補償二次壓降的目的。電壓互感器二次回路阻抗是變化的，且具有一定隨機性，顯然電流跟蹤式補償器同樣存在設計缺陷，可能造成過補償或欠補償現象的發生，因而也是絕對禁止用于二次壓降補償的。

3，電壓跟蹤式補償器幾乎適用于所有場合，唯一不足的是需同時敷設一條從電壓互感器二次端電壓信號取樣的電纜。

綜上分析，教師在教學時，必須注意到：電壓互感器二次回路線路壓降由二次等效阻抗和二次回路電流共同影響。這兩個影響因素，又隨環境和工況不同而變化：二次等效阻抗又隨環境的變化而變化，二次電流也隨二次運行方式的不同而改變。若要達到國家頒布的電能計量裝置技術管理規程和電能計量裝置檢驗規程SD109-83的要求，必須揭示PT二次壓降的產生機理，并設計補償辦法，對電壓互感器的二次負荷進行補償。