對(duì)電壓互感器二次回路壓降誤差的測(cè)試及其電能計(jì)量誤差的改進(jìn)技術(shù)，介紹了電壓互感器二次回路壓降的測(cè)試及與二次回中參數(shù)、一次回路×角的關(guān)系，給出了電壓互感器二次回路電纜線的容許電阻值及所需截面，提出了幾種降低電壓互感器二次回路電壓降帶來(lái)的電能計(jì)量誤差及電費(fèi)損失的技術(shù)改進(jìn)方法。

　　關(guān)鍵詞：電壓;互感器;二次回路;壓降誤差;測(cè)試技術(shù)

　　中圖分類號(hào)：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007—6921（2008）08—0153—03

　　安裝運(yùn)行于電廠和變電站中的電壓互感器，往往離裝設(shè)于控制室配電盤上的電能表有較遠(yuǎn)的距離（例如，有的220kV變電站，此距離長(zhǎng)達(dá)500m），它們之間的二次連接導(dǎo)線較長(zhǎng)，而且往往接有快速開關(guān)接點(diǎn)及保險(xiǎn)管等，其電阻值較大;如果二次所接表計(jì)、繼電保護(hù)裝置極其他負(fù)荷較重負(fù)荷電流較大，則由此引起的二次回路壓降將較大。

　　如圖1（ɑ）所示，由于電壓互感器與電能表間的二次回路上有電壓降（R+JX）I、（R+JX）I、（R+JX）I，導(dǎo)致電能表端子上的電壓（U‘AB與U’CB）不等于電壓互感器二次的端電壓（UAB、UCB），包括其大小和相角都不相同，即（UAB≠U’AB,UCB≠U’CB,UAB與U’AB,間存在相角差,UCB與U’CB間存在相角差,）從而給電能計(jì)量結(jié)果帶來(lái)誤差。

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　　因此電壓互感器二次回路壓降測(cè)試計(jì)算的任務(wù)就是要求出二次回路壓降△Uab和△Ucb（或△Ua、△Ub、△Uc）的大小，以及由于二次回路壓降所引起的比差Fab與Fcb、角差ξab與ξcb、電能計(jì)量誤差ε的大小。

　　1 測(cè)試計(jì)算方法

　　根據(jù)電能計(jì)量裝置管理規(guī)程DL448-91的規(guī)定（1），電壓互感器二次回路壓降，對(duì)I類計(jì)費(fèi)用計(jì)量裝置（其計(jì)量對(duì)象包括月平均用電量100萬(wàn)kW•h及以上或變壓器容量為2 000kVA及以上的高壓計(jì)費(fèi)用戶;10萬(wàn)kW及以上發(fā)電機(jī);跨省電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線），應(yīng)不大于額定二次電壓的0.25%電壓互感器二次回路電壓降以電壓互感器二次統(tǒng)組端子與電能表端子的同相別線電壓（注：三相四線電路取相電壓）之間的幅值差和相位差（以弧度表示）的合成值（用方和根法計(jì)算）來(lái)考核。運(yùn)行中的電壓互感器二次回路電壓降檢驗(yàn)周期：對(duì)35kV及以上電壓互感器二次回路電壓降，至少每?jī)赡隀z驗(yàn)一次;對(duì)35kV以下電壓互感器二次回路且具有中間觸點(diǎn)，其電壓降，至少每4年檢驗(yàn)一次。

　　1.1 對(duì)測(cè)試計(jì)算方法的主要要求：①測(cè)試準(zhǔn)確度要高。要求電壓互感器二次回路電壓降測(cè)算的誤差△U，對(duì)I類計(jì)費(fèi)用計(jì)量裝置;應(yīng)不大于額定二次電壓的0.05%其它計(jì)量裝置，應(yīng)不大于額定二次電壓的0.1%;②測(cè)試要簡(jiǎn)單易行;③測(cè)試的結(jié)果受電源波動(dòng)和外界電磁干擾的影響要小;④算要簡(jiǎn)單;⑤無(wú)需高準(zhǔn)確度測(cè)試儀器與儀表。

從保證測(cè)量準(zhǔn)確度高的要求出發(fā)，應(yīng)選用測(cè)差的方法，即直接測(cè)量差壓的方法，而不宜采用間接測(cè)量法，即先測(cè)二次電壓然后計(jì)算差壓的方法。

　　1.2 測(cè)算電壓互感器二次回路電壓降的方法有下述幾種：①互感器校驗(yàn)儀法（或電壓互感器二次回路壓降校驗(yàn)儀法）。它基于測(cè)差原理，在諸多測(cè)算方法中，應(yīng)該說是zui準(zhǔn)確的。其不足之處是需由控制室配電盤單獨(dú)引出長(zhǎng)線至變電站;②相位伏安表法。它是用相位伏安表測(cè)出電壓互感器二次回路的電壓、電流及其與電壓間相角;再設(shè)備停電的情況下，用互感器校驗(yàn)儀測(cè)出二次導(dǎo)線的阻抗;用計(jì)算的方法求出二次回路的電壓降及計(jì)量誤差之值。此方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要引臨時(shí)長(zhǎng)線。缺點(diǎn)是當(dāng)電壓互感器二次回路為有公共電纜線的多分支電路時(shí)，計(jì)算較麻煩;算得的值中未包括外界磁場(chǎng)在二次回路感生的電勢(shì)。而當(dāng)二次線很長(zhǎng)，二次回路的面積大時(shí);此感應(yīng)電勢(shì)往往不能忽略不計(jì);③無(wú)線監(jiān)測(cè)儀法。它采用調(diào)制解調(diào)原理。

　　監(jiān)測(cè)儀由主機(jī)與輔機(jī)兩部分組成。主機(jī)與輔機(jī)分別裝于電壓互感器側(cè)與電能表側(cè)。用輔機(jī)測(cè)量電壓互感器二次端電壓的幅值與相位，經(jīng)模一數(shù)變換、數(shù)據(jù)處理、脈沖編碼后對(duì)一載波頻率進(jìn)行調(diào)制。調(diào)制波通過電壓互感器二次電纜傳送到主機(jī)。用主機(jī)測(cè)量電能表端電壓的幅值與相位，用主機(jī)內(nèi)的單片機(jī)計(jì)算二端電壓間的比差和角差。此方法的優(yōu)點(diǎn)是不需另敷設(shè)臨時(shí)長(zhǎng)電纜;且可長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)缺點(diǎn)是由于采用了間接測(cè)量的方法，其測(cè)量準(zhǔn)確度難以提高;④小量限高內(nèi)阻電壓表法。它基于測(cè)差的原理，測(cè)量準(zhǔn)確度高;可以直接測(cè)出二次回路電壓降之值，無(wú)需進(jìn)行計(jì)算;現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)攜帶的儀器、儀表簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是得不出計(jì)量誤差之值;需引臨時(shí)線。此法可作為互感器校驗(yàn)儀法的一種補(bǔ)充，二方法相互旁證。

　　1.3 為提高二次回路電壓降測(cè)量的準(zhǔn)確度，可采用下述方法：①采用測(cè)差的方法和原理是提高測(cè)量準(zhǔn)確度zui有效的方法。與非測(cè)差方法相比，可提高測(cè)量準(zhǔn)確度800倍和400倍;②對(duì)零位誤差（即二次回路電壓降為零時(shí)測(cè)量?jī)x器的誤差）進(jìn)行修正（零位誤差可通過自校得出），這也是提高測(cè)量準(zhǔn)確度得方法之一。例如，采用互感器校驗(yàn)儀法，當(dāng)所引臨時(shí)電纜長(zhǎng)達(dá)200m以上或者當(dāng)所引電纜線長(zhǎng)度與電阻值同該校驗(yàn)儀出廠校準(zhǔn)時(shí)規(guī)定的電纜線長(zhǎng)度與電阻值不相同時(shí)均有較大的零位誤差，必須加以修正;③盡可能的減小零位誤差之值。

　　1.4 當(dāng)采用互感器校驗(yàn)儀法時(shí)，減小零位誤差的方法如下：①提高100V/100V隔離PT的準(zhǔn)確度級(jí)別。當(dāng)被測(cè)對(duì)象為I類計(jì)量裝置時(shí)隔離PT的準(zhǔn)確級(jí)別應(yīng)不低于0.02級(jí)，對(duì)于其他計(jì)量裝置，隔離PT的準(zhǔn)確級(jí)別應(yīng)不低于 0.05級(jí);②盡可能的減小所引臨時(shí)電纜線的電阻值。目前配用的四芯屏蔽電纜線，其每根長(zhǎng)度一般為20Om，每根電纜線的電阻值為12Ω。當(dāng)采用戶內(nèi)測(cè)量方式時(shí)，由PT端引來(lái)的此長(zhǎng)電纜線接于效驗(yàn)儀的PT電插座。即它們的電阻串接于100V/100V隔離PT的一次側(cè)，壓降效驗(yàn)儀出廠效準(zhǔn)時(shí)，要按接入此阻值的情況下，將零位誤差調(diào)至zui小;③當(dāng)采用戶內(nèi)測(cè)量方式時(shí)，為減小零位誤差，應(yīng)合理設(shè)計(jì)100V/100V隔離PT，力求減小其激磁電流的有功分量Ia和無(wú)功分量Ior;④當(dāng)采用戶外測(cè)量方式時(shí)，為消除各芯之間的電容泄漏電流引起的零為誤差，應(yīng)采用各芯有屏蔽的多芯屏蔽電纜;⑤消除外界電磁場(chǎng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的干擾影響。

　　1.5 在高壓變電站現(xiàn)場(chǎng)條件下，隨著電壓等級(jí)的提高，與輸送容量的增大;電磁場(chǎng)的干擾影響不可忽視。在500kV高壓線下，電場(chǎng)影響大。特別是當(dāng)所引臨時(shí)電纜線長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米時(shí)，要考慮外界磁場(chǎng)的干擾影響。為消除外界電磁場(chǎng)的干擾與影響，可采取下述辦法：①所引臨時(shí)長(zhǎng)線要采用屏蔽電纜線，以消除外界電場(chǎng)的干擾影響。應(yīng)指出;此屏蔽對(duì)高頻外磁場(chǎng)亦能起到屏蔽的作用。但由于屏蔽的厚度不大，對(duì)工頻及低頻外磁場(chǎng)的屏蔽作用不大;②所引臨時(shí)長(zhǎng)線采用四芯屏蔽電纜線，且四芯是彼此絞起來(lái)的，以減小外磁場(chǎng)的干擾影響;③對(duì)采用兩芯換位的方法，以消除外磁場(chǎng)在兩芯線回路中感生電勢(shì)的影響。其辦法是各相電壓降測(cè)量及自效測(cè)量時(shí)，都要在兩芯末換位及兩芯換位之后兩種情況下;各測(cè)量一次，取兩次測(cè)量的平均值作為測(cè)量結(jié)果。由于兩芯換位前與換位后;感應(yīng)電勢(shì)的影響是相反的，故采用兩芯換位并取兩次測(cè)量的平均值的方法;可以消除外磁場(chǎng)的干擾影響。

　　2 降低電壓互感器二次回路壓降帶來(lái)電能計(jì)量誤差的改進(jìn)技術(shù)

　　2.1 電壓互感器二次回路壓降引起的計(jì)量誤差與二次回路參數(shù)（I、R、ΦL）及一次回路Φ角的關(guān)系：當(dāng)電壓互感器二次負(fù)載為V形接法，且AB相比CB相的負(fù)載均衡（即I1=I3=I且相位角相等），三相的二次導(dǎo)線電阻相等的情況下，二次回路壓降引起的計(jì)量誤差ε由下式表示：

　　ε=2IR（cosΦL+sinΦL igΦ）（%）

　　由上式可見，電壓互感器二次回路壓降所引起的計(jì)量誤差ε取決于下述參數(shù)：①PT二次回路電流值I越小。則計(jì)量誤差ε的值越小。減小電流值 I的辦法是直接由 PT二次端子單引電纜線至各路電能表;②二次導(dǎo)線電阻值R越小，則計(jì)量誤差ε的值越小。減小二次導(dǎo)線電阻的辦法是加粗二次導(dǎo)線的截面;③一次回路Φ角對(duì)ε的影響如下：

　　當(dāng)Φ為正值時(shí);隨著Φ角的減小，ε的值亦減小。

　　當(dāng)Φ為負(fù)值時(shí)，隨著Φ角值的增大，ε往正值變化。

　　2.2 電壓互感器二次回路電纜線的容許電阻值及所需截面：根據(jù)《電能計(jì)量管理規(guī)程DL448一91》白的規(guī)定，對(duì)于1類計(jì)費(fèi)用計(jì)量裝置;電壓互感器二次回路電壓降，應(yīng)不大于額定二次電壓的0.25% 其他計(jì)量裝置;應(yīng)不大于額定二次電壓的0.5%。

　　2.2.1 電壓互感器二次導(dǎo)線的容許電阻值。為保證電壓降△U小于規(guī)定值，要求二次導(dǎo)線電阻值R不大于其容許值。當(dāng)三相 V接線——V負(fù)載，且ah與 oh相的負(fù)載均衡，三相的二次電阻相等時(shí)：