對電壓互感器二次回路壓降誤差的測試及其電能計量誤差的改進技術(shù)，介紹了電壓互感器二次回路壓降的測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的電能計量誤差及電費損失的技術(shù)改進方法。
關(guān)鍵詞：電壓;互感器;二次回路;壓降誤差;測試技術(shù)
中圖分類號：TM451 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007—6921（2008）08—0153—03
安裝運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的距離（例如，有的220kV變電站，此距離長達500m），它們之間的二次連接導(dǎo)線較長，而且往往接有快速開關(guān)接點及保險管等，其電阻值較大;如果二次所接表計、繼電保護裝置極其他負荷較重負荷電流較大，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,）從而給電能計量結(jié)果帶來誤差。
因此電壓互感器二次回路壓降測試計算的任務(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、電能計量誤差ε的大小。
1 測試計算方法
根據(jù)電能計量裝置管理規(guī)程DL448-91的規(guī)定（1），電壓互感器二次回路壓降，對I類計費用計量裝置（其計量對象包括月平均用電量100萬kW•h及以上或變壓器容量為2 000kVA及以上的高壓計費用戶;10萬kW及以上發(fā)電機;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（用方和根法計算）來考核。運行中的電壓互感器二次回路電壓降檢驗周期：對35kV及以上電壓互感器二次回路電壓降，至少每兩年檢驗一次;對35kV以下電壓互感器二次回路且具有中間觸點，其電壓降，至少每4年檢驗一次。
1.1 對測試計算方法的主要要求：①測試準(zhǔn)確度要高。要求電壓互感器二次回路電壓降測算的誤差△U，對I類計費用計量裝置;應(yīng)不大于額定二次電壓的0.05%其它計量裝置，應(yīng)不大于額定二次電壓的0.1%;②測試要簡單易行;③測試的結(jié)果受電源波動和外界電磁干擾的影響要小;④算要簡單;⑤無需高準(zhǔn)確度測試儀器與儀表。
從保證測量準(zhǔn)確度高的要求出發(fā)，應(yīng)選用測差的方法，即直接測量差壓的方法，而不宜采用間接測量法，即先測二次電壓然后計算差壓的方法。
1.2 測算電壓互感器二次回路電壓降的方法有下述幾種：①互感器校驗儀法（或電壓互感器二次回路壓降校驗儀法）。它基于測差原理，在諸多測算方法中，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引出長線至變電站;②相位伏安表法。它是用相位伏安表測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，用互感器校驗儀測出二次導(dǎo)線的阻抗;用計算的方法求出二次回路的電壓降及計量誤差之值。此方法的優(yōu)點是不需要引臨時長線。缺點是當(dāng)電壓互感器二次回路為有公共電纜線的多分支電路時，計算較麻煩;算得的值中未包括外界磁場在二次回路感生的電勢。而當(dāng)二次線很長，二次回路的面積大時;此感應(yīng)電勢往往不能忽略不計;③無線監(jiān)測儀法。它采用調(diào)制解調(diào)原理。
監(jiān)測儀由主機與輔機兩部分組成。主機與輔機分別裝于電壓互感器側(cè)與電能表側(cè)。用輔機測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、脈沖編碼后對一載波頻率進行調(diào)制。調(diào)制波通過電壓互感器二次電纜傳送到主機。用主機測量電能表端電壓的幅值與相位，用主機內(nèi)的單片機計算二端電壓間的比差和角差。此方法的優(yōu)點是不需另敷設(shè)臨時長電纜;且可長期自動監(jiān)測缺點是由于采用了間接測量的方法，其測量準(zhǔn)確度難以提高;④小量限高內(nèi)阻電壓表法。它基于測差的原理，測量準(zhǔn)確度高;可以直接測出二次回路電壓降之值，無需進行計算;現(xiàn)場測試時攜帶的儀器、儀表簡單。缺點是得不出計量誤差之值;需引臨時線。此法可作為互感器校驗儀法的一種補充，二方法相互旁證。
1.3 為提高二次回路電壓降測量的準(zhǔn)確度，可采用下述方法：①采用測差的方法和原理是提高測量準(zhǔn)確度zui有效的方法。與非測差方法相比，可提高測量準(zhǔn)確度800倍和400倍;②對零位誤差（即二次回路電壓降為零時測量儀器的誤差）進行修正（零位誤差可通過自校得出），這也是提高測量準(zhǔn)確度得方法之一。例如，采用互感器校驗儀法，當(dāng)所引臨時電纜長達200m以上或者當(dāng)所引電纜線長度與電阻值同該校驗儀出廠校準(zhǔn)時規(guī)定的電纜線長度與電阻值不相同時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)采用互感器校驗儀法時，減小零位誤差的方法如下：①提高100V/100V隔離PT的準(zhǔn)確度級別。當(dāng)被測對象為I類計量裝置時隔離PT的準(zhǔn)確級別應(yīng)不低于0.02級，對于其他計量裝置，隔離PT的準(zhǔn)確級別應(yīng)不低于 0.05級;②盡可能的減小所引臨時電纜線的電阻值。目前配用的四芯屏蔽電纜線，其每根長度一般為20Om，每根電纜線的電阻值為12Ω。當(dāng)采用戶內(nèi)測量方式時，由PT端引來的此長電纜線接于效驗儀的PT電插座。即它們的電阻串接于100V/100V隔離PT的一次側(cè)，壓降效驗儀出廠效準(zhǔn)時，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)測量方式時，為減小零位誤差，應(yīng)合理設(shè)計100V/100V隔離PT，力求減小其激磁電流的有功分量Ia和無功分量Ior;④當(dāng)采用戶外測量方式時，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消除外界電磁場對測量結(jié)果的干擾影響。
1.5 在高壓變電站現(xiàn)場條件下，隨著電壓等級的提高，與輸送容量的增大;電磁場的干擾影響不可忽視。在500kV高壓線下，電場影響大。特別是當(dāng)所引臨時電纜線長達數(shù)百米時，要考慮外界磁場的干擾影響。為消除外界電磁場的干擾與影響，可采取下述辦法：①所引臨時長線要采用屏蔽電纜線，以消除外界電場的干擾影響。應(yīng)指出;此屏蔽對高頻外磁場亦能起到屏蔽的作用。但由于屏蔽的厚度不大，對工頻及低頻外磁場的屏蔽作用不大;②所引臨時長線采用四芯屏蔽電纜線，且四芯是彼此絞起來的，以減小外磁場的干擾影響;③對采用兩芯換位的方法，以消除外磁場在兩芯線回路中感生電勢的影響。其辦法是各相電壓降測量及自效測量時，都要在兩芯末換位及兩芯換位之后兩種情況下;各測量一次，取兩次測量的平均值作為測量結(jié)果。由于兩芯換位前與換位后;感應(yīng)電勢的影響是相反的，故采用兩芯換位并取兩次測量的平均值的方法;可以消除外磁場的干擾影響。
2 降低電壓互感器二次回路壓降帶來電能計量誤差的改進技術(shù)
2.1 電壓互感器二次回路壓降引起的計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)電壓互感器二次負載為V形接法，且AB相比CB相的負載均衡（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ε的影響如下：
當(dāng)Φ為正值時;隨著Φ角的減小，ε的值亦減小。
當(dāng)Φ為負值時，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)《電能計量管理規(guī)程DL448一91》白的規(guī)定，對于1類計費用計量裝置;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負載，且ah與 oh相的負載均衡，三相的二次電阻相等時：
式中：I——電壓互感器*相或第三相二次導(dǎo)線中電流;
R——三相電路中每相電纜線的電阻值;
ΔU——二次回路電壓降的容許值。
計算舉例：某特大用戶（月平均電量500萬kW•h），表用PT是V形接線，PY二次負載也是V形接線，已知：PT二次負載I=I1=I3=0.2現(xiàn)計算每相二次導(dǎo)線的容許電阻值。
故：每相二次導(dǎo)線的電阻值應(yīng)小于O.47Ω
