淺析負荷對電壓互感器誤差的影響及對策

孫 琪

(山西省機電設計研究院，山西 太原 030009)

0 引言

電壓互感器(Potential Transformer 簡稱PT)和變壓器類似，是用來變換線路上電壓的儀器。變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計算單位；而電壓互感器變換電壓的目的主要是用來給測量儀表和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。

電力系統中為滿足計量結算，必須對電壓互感器進行強制檢定，經檢定后滿足精度要求的互感器才可使用。因此為了電力計量貿易結算的準確、可靠，必須對電壓互感器強檢，確保電壓互感器誤差的準確性。在電能計量裝置中互感器作為重要的組成部分，其誤差成為電能計量裝置誤差的主要來源之一。通過對電壓互感器誤差檢測發現，電壓互感器二次所接的負荷對互感器誤差的影響不容忽視。為此，本文就負荷對電壓互感器誤差的影響進行分析，并提出相應的對策。

1 電壓互感器工作原理及誤差

由戴維南等效原理可知，電壓互感器等效電路如圖2 所示。設，Z1、Z2分別為一次繞組和二次繞組的內阻抗，Z2′為二次折算到一次的阻抗；I1、I2分別為一次繞組和二次繞組產生的電流，I2′為二次折算到一次的電流；U1和U2分別為一次及二次的電壓值，U2′為二次折算到一次的電壓；E1、E2分別為一次及二次所產生的感應電勢，E2′為二次折算到一次的感應電勢；I0為勵磁電流，Y′為折算到一次的二次負荷，Zm為勵磁阻抗，復數。

根據等效電路可推導出電壓互感器的誤差公式如式(1)所示:

ε=-Y0Z1-Y′(Z1+Z2′).

(1)

其中：Y0為勵磁導納。

由式(1)可以看出：電壓互感器誤差由空載誤差和負載誤差組成，-Y0Z1為空載誤差，-(Z1+Z2′)Y′為負載誤差。

圖1 電壓互感器工作原理圖2 電壓互感器等效電路

2 電壓互感器誤差產生原因和外接負荷的影響

電壓互感器制作完成后，其一次阻抗Z1就是定值，勵磁導納Y0只與施加的一次電壓有關，是非線性的；二次阻抗Z2也為定值，即Z1+Z2′為定值，由此可見，電壓互感器的誤差與二次負荷有關，其值與二次負荷成正比，所以影響互感器誤差的因素是：①二次負荷；②一次電壓值。電壓互感器在一次施加額定電壓情況下，勵磁電流在一次繞組上造成的電壓降產生的誤差就是空載誤差，與勵磁導納Y0有關，在一定電壓下其誤差為定值。那么，影響互感器的誤差主要是負載誤差，是由互感器二次負載帶來的。在實際的測試過程中誤差影響因素主要有電壓互感器二次負荷的電纜線電阻、接線端子接觸電阻、熔絲電阻、繼電器接點電阻和電表電壓線圈電阻，其中以電壓線圈的負荷為主。

3 電壓互感器的檢定

為了比較不同負荷情況對互感器誤差的影響，需對電壓互感器進行檢定。目前對電壓互感器的檢定還是傳統的比較法，也就是用被檢電壓互感器與標準電壓互感器比較，測得被檢互感器相對于標準互感器的誤差。依據JJG314-2010《測量用電壓互感器檢定規程》和JJG1021-2007《電力互感器檢定規程》，電壓互感器檢定線路如圖3所示。

圖3 電壓互感器誤差校驗電路

圖3中，T1為電壓調節器，T2為升壓器，PT0為標準電壓互感器，PTx為被檢電壓互感器，Y為被檢電壓互感器二次負荷，HE為互感器校驗儀。

我們對山東泰開生產的1組35 kV的互感器進行了現場測試。設備型號JDZ-35，等級0.2級,計量繞組額定負荷40 VA,下限負荷10 VA,在沒有拆除電壓互感器連接的二次負荷的情況和拆除二次負荷的情況下分別進行了測試，具體數據見表1。

從表1中我們注意到，沒有拆除電壓互感器二次所接負荷情況下比拆除外接負荷情況下測試結果明顯偏負，因此可以看出電壓互感器所接負載對電壓互感器誤差影響是很大的。

4 降低負荷對電壓互感器誤差影響的措施

(1) 對實際連接互感器的導線采用特制的專用連接導線，這樣可以降低線阻帶來的負載影響。

(2) 在互感器的二次端增加一組線圈專門和電能表連接，可以大大降低互感器二次連接導線帶來的誤差，從而最終提高電壓互感器的精度。

(3) 加大電壓互感器二次連接導線的橫截面積，導線采用銅質單芯絕緣材料，可以降低二次壓降。

(4) 在測試互感器誤差前，盡量先用專用儀器測試二次負荷，以確保測試該互感器誤差的準確性。

表1 測試數據

5 結束語

本文在簡述電壓互感器檢定原理和誤差影響因素的基礎上，重點分析了負荷對電壓互感器誤差的影響，提出了減少負荷對電壓互感器誤差影響所采取的有效可行的措施，以確保電壓互感器誤差測量的準確、可靠，從而保證電力系統關口計量的準確性。