多繞組電壓互感器二次負荷配置原則

王洪菲

（國網安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽蚌埠，233000）

0 引言

在很多電子設備之中，傳統繼電保護裝置無法滿足微型電子要求，微型保護裝置被廣泛應用。但在應用過程中，繞組回路負荷降低，若更換裝置，則不會更換傳統互感器，互感器不匹配會影響電壓的穩定性，致使其負荷出現偏差。基于二次負荷配置原則分析，通過科學的試驗模型構建，可對誤差進行計量，并盡可能減少其出現偏差的情況。為減少運載誤差，基于繞組電壓互感器的二次負荷配置的情況，對其影響機理進行分析，并通過試驗手段，了解二次負荷配置原則。

1 互感器二次負荷模型分析

圖1 單相三繞組互感器模型圖

基于模型構建的方法計算誤差，繼而實現對影響機理的分析，構建二次負荷配置原則。多繞組互感器基本配置包括剩余電壓繞組、二次繞組、一次繞組。二次繞組主要的功能在于測控、保護，由于剩余電壓繞組不存在磁場，構建模型時不對其進行考慮。基于多繞組的耦合性分析，模型中的任意繞組發生改變，是否會對誤差造成影響[1]。

在電磁模型構建時，以單項三繞組互感器結構為載體，構建基礎模型。在模型中對各繞組進行數字編號，并對匝數N進行明確。繞組中間位置為磁通鐵芯，在模型中對磁通區域進行了劃分，并進行了E編號。在模型中，對電壓、電流等各項參數進行讀取、明確，并對二次負荷的狀態進行分析。基于電流運行的原理，若電壓處于平衡狀態，可利用模型公式對物理量進行計算。基于公式的計算，對模型變量進行分析，闡述不同變量下的二次負荷特征，并與計算物理量進行對比，觀察其是否存在明顯誤差，具體模型如圖1所示。

基于模型的構建，通過對短路阻抗的計算，分離計算最終的組合電抗，計算二次負荷的阻抗角。

2 測量結果及影響機理分析

互感器誤差通常用比差、角差計算，基于模型的構建，對模型進行分析，可對誤差因素進行明確。按照不同的類型，可將其分為兩類，一是互感器固有參數、二是外部環境參數，減少互感器勵磁電流是減少誤差的重要方法，基于外部的環境分析，需要盡可能明確額定電壓、二次電荷，保持其穩定性[2]。

2.1 空載繞組計量誤差分析

空載過程中，三繞組退化，成為兩繞組互感器。若負荷為感性，繞組以及組合電抗的存在會對組端電壓產生劇烈的影響。若不對比差進行補償，則會呈現出負值，如若二次負荷增大，其負值也就越大。在匝數補償過程中，滿足誤差補償要求，計算誤差大小與二次負荷之間的關系，了解其變化規律。對其進行補償測試，實際負荷若太小，誤差接近正限值，若負荷過大，誤差則接近負限值。

2.2 帶載繞組計量誤差分析

基于模型的構建以及分析，若傳感器處于帶載情況時，對其誤差進行計算以及分析。該模型中，二次負荷保持穩定，基于繞組帶載情況分析，其負荷程度加大。阻抗變小等效阻抗也會隨之降低，傳感器端口分壓能力降低，誤差出現明顯偏移。若此過程中實際負荷加大，其偏移效果也會明顯增強，若實際負荷降低，則偏移效果也會出現明顯的降低。基于耦合性的影響分析，基于不同型號的互感器開展實驗，對額定繞組、計量繞組、保護繞組等進行明確，在帶載的情況下逐漸增加傳感器繞組值，對最終的計量誤差進行明確。其試驗結果與分析結論呈現出一致性，誤差變化也比較明顯。

2.3 二次負荷計量誤差影響機理

在電磁模型中，重點考慮繞組之間的電磁耦合關系，基于負荷值變化對運行誤差所產生的影響，對誤差特征進行全面分析，了解影響計量誤差的各項因素以及物理量的變化程度。準備參數相同的互感器設備，保護繞組額定二次負荷不等，計量繞組二次負荷相同，對誤差值進計算、明確。基于誤差影響機理分析，計量繞組負荷若相同，保護繞組負荷會增加，誤差的分布區間也會逐漸加大，致使控制誤差的能力降低。基于負荷控制過程中對繞組的額定負荷的明確，其會呈現出負偏移的變化態勢，上限誤差與計量繞組下限負荷計算，若保護繞組處于空載環境下，則二者呈現出明顯的正偏移情況[3]。

在此試驗過程中，若對互感器的保護額定繞組值進行明確，在不同的運行狀態下對其誤差值進行分析，若互感器繞組處于滿載的情況，其誤差絕對值均在0.12%左右，遠遠超出了偏差規范標準。若其處于輕載的環境中，其試驗結果也大致相同。這就表示，裝置變更導致其出現明顯的誤差，誤差控制能力極大程度降低，甚至在個別情況下還會出現超差現象，嚴重影響了互感器的穩定性與有效性，無法滿足具體的工作需求。

2.4 互感器二次負荷配置原則

基于誤差機理與誤差試驗的分析，對二次負荷配置原則進行了明確。首先，基于工程改造、裝置更換的情況，在負荷配置過程中，計量繞組選型需強大，其負荷值要適中，不以過大。在數字電子設備發展過程中，電子二次負荷最優化，其負荷值逐漸減少。傳統對功率進行計量的方法應用4塊感應式電能表，在技術不斷發展的環境下，僅僅應用1塊電子表便能測試最終的功率。計量過程中的回路處于獨立的狀態，并不需要二次設備支持其工作，其二次負荷回路也會極大程度降低。但若在此過程中繞組負荷過大，其負荷率也會降低，出現嚴重的正偏差。所以，有關部門需要對其計量繞組進行科學選型，對二次負荷率進行控制，避免其過大造成的互感器偏差[4]。

基于誤差機理的試驗，對最終結果進行分析，由于保護繞組二次負荷會對最終的誤差產生影響。基于保護繞組的選型，要盡可能避免其過大，以科學的選型，降低其誤差。微型保護改變了傳統繼電保護模式，二次負荷值有效的數值，若選型負荷值過大，會造成十分嚴重的誤差，降低其互感能力、控制能力。若應用的互感器為線路型互感器，在二次負荷配置時，僅僅滿足設備的容量即可，若同時需要為其它的裝置提供二次電壓，額定功率需要適當的加大。國家頒布相關規范，繞組傳感器配置二次負荷參數為75VA。很多地區在互感器二次負荷配置過程中，制定了相關的標準，對負荷值進行了明確的規定，盡可能減少其誤差。但在具體應用過程中，需要結合實際的情況，對其進行變更，并基于二次負荷配置的原則，減少其出現誤差的情況，使其可穩定運行。例如，某電力改造工程中應用以上原則對二次負荷進行配置，極大程度減少了誤差的產生，具體內容如表1所示。

表1 二次負荷配置改造額定負載誤差

基于二次負荷配置原則的明確，并嚴格按照工程改造規范，基于改造前與改造后的數值對比，其誤差被極大程度減少，誤差控制能力也極大程度提升。所以，基于改造工程互感器二次負荷配置原則應用，具有很強的適應性。

3 結論

二次負荷額定值會受到各種因素影響，實際測量誤差會嚴重影響電壓互感器的穩定性。基于多繞組二次負荷配置原則的應用，可在改造工程、裝置更換過程中保障其穩定性。在此，額定負荷與計量誤差存在正相關，通過合理的選型，科學的配置方法，可降低互感器的誤差，改善電壓互感器在改造過程中出現的正偏移情況。