电压互感器误差特性的探讨

作者：林道泽

来源：《科技资讯》 2011年第16期

林道泽

(海南电网公司海口供电局 海口 570102)

摘 要:本文对电容式电压互感器的负载误差特性和误差补偿进行了探讨,提出了电压互感器绕组导线的电流密度,减小绕组的漏磁以降低漏抗,从而改善负载误差特性,是提高电压互感器准确度的有效措施。

关键词:电压互感器 负载误差 误差补偿

中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)06(a)-0133-02

1 误差特性

1.1 电压互感器的负载特性

电压互感器二次负载电流的大小和性质,对比差和角差均有影响。图1为一次电压不变时,比差、角差随二次电流的变化关系。图中空载(I2＝0)时,比差为负,角差为正。空载时的比差和角差是由互感器的结构和空载电流决定的,空载电流越大,则比差向负的方向增加,角差向正的方向增加。

随着负载电流的增加,比差要在空载的基础上继续向负的方向增加,且功率因数越低,向负的方向增加得越多。而角差在功率因数较低时,随负载电流的增加总是向正的方向增加的;当功率因数较高时,则先由正值变为零再向负的方向增加。

由于二次负载对比差、角差产生影响,是二次电流在绕组中产生的电压降所致。因此,绕组导线的电流密度,减小绕组的漏磁以降低漏抗,是提高电压互感器准确度的有效措施。

1.2 电压互感器的电压特性

电压特性就是电压互感器的比差和角差与一次电压的关系,其变化趋势如图2所示。一次电压对比差和角差的影响,可由铁芯的磁化曲线得到解释。如图3所示,由于铁芯的导磁率μ和损耗角α均为非线性,所以,对同样的磁场强度增量⊿H,对应磁化曲线不同部分的磁感应强度增量⊿B是各不相同的。当一次电压较低时,由于导磁率μ较低,所需励磁电流I0较大,故空载时的比差f0和角差δ0均较大。随着电压的增加,导磁率增加,铁芯工作在磁化曲线的平直部分,所以,比差和角差开始减小并逐渐趋于平稳。可见,应使电压互感器一次侧工作于额定电压下。

2 电压互感器误差的补偿方法

如上所述,空载电流和负载电流在电压互感器一、二次绕组阻抗上,特别是在电阻上产生的电压降,是引起比差和角差的主要原因。I0越大,则空载误差(也称固有误差)越大。内部参数

(R1、R2、X1、X2)越大,负载电流增加时会引起较大的电压降,使误差增加。此外,R1、R2与X1、X2比值的变化,对角差也要产生影响。因此,为提高电压互感器的准确度,从设计方面可采取以下措施。

(1)铁芯选用导磁率较高的材料,如单晶冷轧硅钢片,含镍50%的坡莫合金等。

(2)适当增加绕组导线截面积,以减小电阻。

(3)绕组装配尽量紧凑、均匀,以减小漏抗。

以上措施必然会增加制造成本。为此,还可以采取以下几种误差补偿方法。

2.1 匝数补偿法

由于电压互感器一、二次电压与绕组的匝数成正比,故适当地增加或减少绕组的匝数,电压也将相应地增加或减小。例如,二次绕组适当增加,则二次电压增加,当一次电压不变时,则实际变比KU有所下降。若适当减少二次绕组匝数,则比差要向负的方向变化,使比差特性变坏。改变一次绕组匝数对比差的影响效果与改变二次绕组匝数恰好相反。

为使调整幅度不致过大,可将二次绕组用双股或多股导线绕制。当用双股或n股导线增加(或减少)匝数,便可收到1/2或1/n匝的补偿效果。在实际调整中,为获得所需要的比差特性,一般是在50%额定负载时,把比差调到零。这样,当负载较小时比差为正,当负载较大时比差为负。因此,比差特性可得到改善。

应指出,匝数补偿法只能改善比差特性,而不能改善角差特性。

2.2 附加绕组补偿法

2.3 二次绕组并联外阻抗补偿法

3 结语

要使电压互感器稳定地工作在误差允许范围内,建议采取以下一些措施。

(1)选取容量时有必要留出较大的裕量。

(2)定期测量电压互感器二次回路的导纳。

(3)严格执行定期轮换制度。

(4)选择合理的电压互感器绕组—负载结线方式,对于变电所的电能计量,条件许可时,使用专用计量的电压互感器二次绕组,使TV绕组—负载结线方式单一化,以利于计算所选用电压互感器的容量与功率因数。

(5)使用额定功率因数与实际功率因数相近的电压互感器。

(6)对于在电压互感器二次回路采取电容补偿的方法应慎重,以免在一定条件下引起谐振损坏设备,发生事故;加强电网谐波管理,防止用户向电网输送谐波。

(7)采取适当措施消除过电压。

参考文献

[1] 王晓琪,郭克勤.CVT补偿电抗器对额定输出下误差余度的影响[J].高电压技术,1996(10).

[2] 凌子恕.高压互感器技术手册[M].北京:中国电力出版社,2005.

[3] 蔚晓明.电容式电压互感器误差特性分析[J].电力学报,2005.