35kV電壓互感器誤差測試及誤差判斷

趙祖誠

摘 要：在高供高計專變客戶中基本采用電壓互感器對專變客戶用電量進行計量，但是因為電力互感器誤差的存在，造成計量裝置的誤差，造成用戶用電量統計的失真現象。文章通過分析了35kV電壓互感器現場誤差測試方法及如何判斷電壓互感器誤差是否滿足運行要求。

關鍵詞：專變用戶；電壓互感器；電量統計

引言

計量裝置的準確、穩定運行直接影響到電量統計的準確、公正，涉及廣大用電客戶的利益。而電能計量裝置的檢定是保證電能計量準確、可靠的重要手段。電壓互感器是電能計量裝置的一個重要組成部分，其誤差直接影響電能計量裝置的準確性，確保其安全、正確運行是一項效益顯著的工作。

1 電壓互感器的分類

按用途分可分為測量用和保護用，測量用電壓互感器是輸出電壓信息給電壓表、電能表等；保護用電壓互感器是輸出電壓信息給繼電保護裝置及設備。

按相數分為單相式和三相式

按變壓原理可分為電磁式及電容式電壓互感器，又稱為TV（PT）及CVT。電磁式電壓互感器的原理是采用一二次線圈繞組不同來實現變壓，與變壓器相同；而電容式的結構相對較為復雜則是由串聯電容器分壓，再經電磁式互感器降壓和隔離，電容式電壓互感器器除可防止因電壓互感器鐵芯飽和引起鐵磁諧振外，在經濟和安全上還有很多優越之處。

按繞組個數分為單繞組和多繞組電壓互感器，多繞組顧名思義就是在低壓側只有多個二次繞組，可以根據準確等級不同使用于保護、測量、計量設備。

按高壓繞組尾端接地情況分可分為接地電壓互感器、不接地電壓互感器。接地是指在高壓繞組的尾端直接接地，或高壓繞組的中性點接地的三相電壓互感器；高壓繞組各部分全部絕緣的稱為不接地電壓互感器。

按安裝位置分為室內型和室外型。

按絕緣介質主要分為干式及油浸式，但也有使用氣體絕緣的。

2 電磁式電壓互感器基本原理及誤差

2.1 電磁式電壓互感器工作原理

一次、二次線圈通過鐵芯電磁感應，將高電壓變換成標準低電壓（100；100/3；V），供計量及保護用。電壓互感器入端阻抗為電抗（感抗性質）。電網的所有元件中，入端阻抗為容抗（XC）性質的有：輸電線對地電容；耦合電容器；斷路器斷口的并聯電容及電容式電壓互感器（以下簡稱CVT）。入端阻抗為感抗（XL）性質的有：電壓互感器、變壓器及電抗器。當電網正常操作（斷路器投切）出現的操作過電壓或大氣過電壓時，電網會因鐵磁諧振（電網中容抗與感抗相等）而燒毀電網的某些元件（例：電壓互感器）。由于變壓器和電抗器在工作電壓及過電壓時其產品處于鐵芯飽和狀態，產品的入端阻抗值基本不變，而PT在電網電壓改變時自身的感抗值可能會與電網的容抗值相等發生鐵磁諧振燒毀電壓互感器。所以，在電網中所有的元件中，僅要求電壓互感器應避免鐵磁諧振的發生。

2.2 電磁式電壓互感器誤差

電壓互感器是通過二次側的電壓U2乘以已、二次繞組的變比KU來計算出高壓側電壓的，但由于存在勵磁電流、原邊與副邊繞組電阻和漏抗的存在，就影響了電壓互感器的正確性，使得計算結果與高壓側電壓在電壓值和相位角的偏差，即電壓誤差和相位誤差。

3 影響誤差的因數

3.1 電壓對誤差的影響

由于鐵芯的磁導率和損耗角都是在變化的不是恒定不變，電壓互感器運行過程中，隨著電壓升高，鐵芯磁密加大，磁導率和損耗角先與電壓成正比后成反比，即I0/U1隨著電壓的升高，先降低且超前，然后升高且滯后；因此互感器不帶負荷的比差|fk|和角差？滓k先隨著電壓的升高而降低，然后再隨著增大。

3.2 二次負荷對誤差的影響

電壓互感器的帶負荷誤差？著f與二次負荷導納的大小成正比，與電壓值的大小無關。二次負的阻抗角？準俗稱功率因數，會對電壓互感器負載誤差？著f的相位造成影響。當cos？準由0.8至1，？著f超前36.80，比差fu變化不大，可能減小也可能增大；角差？滓f減小，可能由正值變為負值。

3.3 線圈匝數對誤差的影響

線圈匝數對誤差的影響很大，線圈匝數與空載電流■0成反比，但與線圈內阻抗、漏抗成正比，因此在空載時誤差■k變化不大，而負載時誤差？著f會增大很多，所以互感器誤差？著增大。

3.4 鐵芯平均磁路長度

鐵芯平均磁路越長互感器空載誤差越大。

3.5 鐵芯材料和磁密對誤差的影響

空載誤差隨著空載電流增大而增大，隨著鐵芯的磁導率增大而減小。磁導率高且飽和磁密也高的鐵芯互感器誤差越小。

3.6 電源頻率對誤差的影響

空載誤差主要看鐵芯的飽和程度，如果鐵芯不飽和電源頻率對誤差影響不大。同時線圈的漏抗與電源頻率成正比，負載誤差將隨頻率的增大而增大。在高壓電壓互感器中，漏電容電流也和頻率成正比，也影響互感器的誤差。所以電源頻率在5%以內的變化對誤差影響不大。

4 測試方法

文章使用比較法進行測試。

4.1 實驗設備準備

電源操作箱一套5kVA以上操作箱應配備過載自動掉閘裝置；升壓器一臺根據被試電壓互感器以及現場實際情況準備多臺設備；標準電壓互感器一臺0.05S級標準電壓互感器準確等級應比被試電壓互感器高兩個等級以上，并要求在檢定有效期內；互感器現場校驗儀一臺準確等級：2級要求在檢定有效期內；電壓負荷箱2臺準確等級：±3% 根據被試電壓互感器額定二次負荷值，準備多臺該設備，并要求在檢定有效期內；專用測試導線一套一次導線及二次導線；專用接地線一組；萬用表一只要求在檢定有效期內，帶鉗口（可測電流）。

4.2 接線方法

將被試電壓互感器計量二次繞組的首端與互感器校驗儀的Ux端子連接，非尾端與互感器校驗儀的x端子連接，電壓負荷箱Y1接在互感器校驗儀的Ux和x兩端子之間；如果被試電壓互感器有測量或保護繞組，將電壓負載箱Y2接測量繞組兩端，其它繞組開路，不得短路；將標準電壓互感器的a、x端子連接至互感器校驗儀的a、x端子，并將接地端子接地。

5 測試步驟

（1）通電前檢查。接線完成后，檢定負責人應檢查高壓線的安全距離是否符合要求，接線是否正確。

（2）預通電檢查。加壓過程中設專人監護，穩定的將一次電壓升至額定值的5%～10%之間，觀察誤差值。如未發現異常情況，誤差值正常、設備運行正常則可升到最大電壓百分點，然后降為0。如有異常，應排除后再試測。

（3）按照規程進行誤差測試。

6 結束語

文章分析了35kV電壓互感器的校驗方法，通過對互感器的誤差校驗保證了電能計量的準確性，使得電能量值得以正確的傳遞，同時通過誤差的判斷也是保證電壓互感器安全穩定運行的重要手段，電壓互感器的校驗在電力生產過程中有著重要的作用。

參考文獻

[1]趙修民.測量用電壓互感器.北京：機械工業出版社，1987.

[2]郭曉東.電力互感器產品選型設計技術參數與設備運行檢修及事故預防處理技術手冊[M].北京：中國知識出版社，2005.