1、概述
電壓互感器在電磁原理上相當(dāng)于空載運(yùn)轉(zhuǎn)的變壓器。電壓互感器的額定變比為：
kr=Upr/Usr
式中Upr—額定一次電壓，V
Usr—額定二次電壓，V
這是電壓互感器的理想情況，但實(shí)踐電壓互感器有電流經(jīng)過(guò)，它們?cè)谝弧⒍卫@組中發(fā)生阻抗壓降，使得一、二次電壓之比偏離變比，一同一、二次電壓在相位上也有差異，這些差異就是電壓互感器的過(guò)失，其間數(shù)值上的差異稱(chēng)作電壓過(guò)失或比值差，相位上的差異稱(chēng)作相位差。
國(guó)家規(guī)范對(duì)電壓互感器的過(guò)失有限值規(guī)則，假如電壓互感器過(guò)失逾越規(guī)則的限值，便需要調(diào)整它們到限值以?xún)?nèi)，即進(jìn)行過(guò)失補(bǔ)償。
電壓互感器的相位差通常較小，無(wú)需處理，而電壓過(guò)失較大，往往逾越限值。本文僅涉及過(guò)失的補(bǔ)償論題。
按照GB20840.3-2012中界說(shuō)電壓互感器的電壓過(guò)失即比值差
ε界說(shuō)為：
ε=（kr·Us-Up）/Up×100，%
式中Up—實(shí)踐一次電壓V
Us—施加Up時(shí)的實(shí)踐二次電壓V
多數(shù)情況下，電壓互感器的電壓過(guò)失為負(fù)值，即實(shí)踐二次電壓低于相應(yīng)的一次電壓除以變比，設(shè)法增大二次電壓便可使過(guò)失向正方向改動(dòng)。常用辦法是調(diào)整匝數(shù)，常稱(chēng)匝數(shù)補(bǔ)償。在既定的電壓下，減少一次匝數(shù)將提高每匝電勢(shì)，或許添加二次匝數(shù)，皆可增大二次電壓，縮小電壓過(guò)失負(fù)值。
電壓互感器并聯(lián)在高壓電網(wǎng)上，一次電壓為系統(tǒng)額定電壓，一次繞組匝數(shù)一般規(guī)劃在幾萬(wàn)匝，關(guān)于0.2級(jí)電壓互感器，一次繞組補(bǔ)償匝數(shù)可以抵達(dá)幾百匝，所以一次補(bǔ)償稱(chēng)為整數(shù)匝補(bǔ)償。因?yàn)殡妷夯ジ衅鞫坞妷汉艿停ㄈ?/span>57.7V或100V），二次繞組只需幾十匝，即便調(diào)整一匝所引起的電壓改動(dòng)百分?jǐn)?shù)就或許逾越過(guò)失限值，所以，二次不能選用整數(shù)匝補(bǔ)償，需經(jīng)過(guò)輔佐電壓互感器將單匝電勢(shì)進(jìn)行細(xì)分，得到若干分之幾匝的電勢(shì)，相當(dāng)于選用了分?jǐn)?shù)匝，也可稱(chēng)為分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償。
下面本文就電壓互感器過(guò)失補(bǔ)償辦法及過(guò)失調(diào)度用輔佐電壓互感器的規(guī)劃以及接線(xiàn)進(jìn)行論說(shuō)。
2、電壓互感器過(guò)失補(bǔ)償?shù)膸追N辦法
電壓過(guò)失補(bǔ)償?shù)霓k法有許多，常常運(yùn)用的有以下幾種。
2.1整數(shù)匝補(bǔ)償
如前所述，這是調(diào)整一次繞組匝數(shù)的辦法，通常是減少一次匝數(shù)，取得正值的過(guò)失補(bǔ)償，又稱(chēng)減匝補(bǔ)償，其補(bǔ)償原理如下。
若減匝前的每匝電勢(shì)為：
ezr=Upr/Npr
那么，減匝后的每匝電勢(shì)將是：
ez=Upr/Np
式中Upr——額定一次電壓，V
Npr——額定一次匝數(shù)
Np——減匝后的實(shí)踐一次匝數(shù)
顯著，每匝電勢(shì)添加的百分?jǐn)?shù)就是二次電壓添加的百分?jǐn)?shù)，則電壓過(guò)失補(bǔ)償值為：
εb=（εz-εzr）/εzr=（Npr-Np）/Np
εb=Nb/Np×100，%
式中，Nb稱(chēng)為補(bǔ)償匝數(shù)。因?yàn)?/span>Nb一般很小，而實(shí)踐一次匝數(shù)與額定一次匝數(shù)的不同也很小，因而過(guò)失補(bǔ)償值通常用下式核算：
εb=Nb/Npr×100，%（1）
2.2輔佐電壓互感器補(bǔ)償
輔佐電壓互感器補(bǔ)償用于調(diào)整二次匝數(shù)，即相當(dāng)于分?jǐn)?shù)匝的補(bǔ)償。根據(jù)輔佐電壓互感器受電辦法不同（即主電壓互感器二次繞組為輔佐電壓互感器供電的辦法不同），可
以有以下幾種補(bǔ)償辦法。
2.2.1電壓互感器串聯(lián)補(bǔ)償辦法
由主電壓互感器低壓側(cè)只需一匝的輔佐繞組給輔佐電壓互感器供電，接線(xiàn)原理圖如圖1所示，將這種補(bǔ)償辦法稱(chēng)作串聯(lián)補(bǔ)償。
圖1的兩種計(jì)劃中，輔佐電壓互感器的二次繞組Nf2與主電壓互感器二次繞組串聯(lián)，這樣就在主電壓互感器的二次回路中疊加了一個(gè)電勢(shì)，從而對(duì)過(guò)失起到補(bǔ)償作用。改動(dòng)圖1（a）中的Nf2/Nf1或許圖1（b）中的Nf1就可以調(diào)整補(bǔ)償值，改動(dòng)Nf2的極性則變補(bǔ)償值的符號(hào)，起到正或負(fù)的補(bǔ)償。
（a）的計(jì)劃，輔佐電壓互感器繞制Nf2的導(dǎo)線(xiàn)截面應(yīng)參照3.3節(jié)，根據(jù)突發(fā)短路電流進(jìn)行選取；而圖1（b）中輔佐電壓互感器的二次繞組Nf2只需1匝或幾匝，只需將主電壓互感器的二次引出線(xiàn)穿過(guò)輔佐電壓互感器的鐵心窗口即可，圖1（b）是常常選用的計(jì)劃。
以圖1（b）為例，輔佐電壓互感器的一次繞組匝數(shù)為Nf1，由主電壓互感器低壓側(cè)只需一匝的附加繞組供電，其每匝電勢(shì)為efz=ezr/Nf1，其間ezr=Usr/Nsr。
輔佐電壓互感器二次也只需一匝，它與主電壓互感器的二次繞組串聯(lián)，因而主電壓互感器二次電壓得到補(bǔ)償電壓ub。
ub=ezr/Nf1，V
因而過(guò)失補(bǔ)償值為：
εb=ub/Usr=ub/（ezr·Nsr）
εb=1/（Nsr·Nf1）×100，%（2）
式中Usr——主電壓互感器額定二次電壓，V
Nsr——主電壓互感器額定二次匝數(shù)
Nf1——輔佐電壓互感器一次繞組匝數(shù)
補(bǔ)償匝數(shù)為主電壓互感器二次繞組單匝的1/Nf1。
2.2.2電壓互感器并聯(lián)補(bǔ)償辦法
由主電壓互感器的整個(gè)二次繞組給輔佐電壓互感器供電，輔佐電壓互感器相似主電壓互感器的負(fù)荷并聯(lián)在主電壓互感器的二次側(cè)，接線(xiàn)辦法如圖2所示，將這種補(bǔ)償辦法稱(chēng)作并聯(lián)補(bǔ)償。
從圖2可知，輔佐電壓互感器的每匝電勢(shì)為：efz=Usr/Nf1
輔佐電壓互感器二次繞組Nf2中的電勢(shì)就是對(duì)主電壓互感器二次電壓的補(bǔ)償值，所以該補(bǔ)償辦法對(duì)電壓過(guò)失的補(bǔ)償值為：
εb=（ef·zNf2）/Usr
εb=Nf2/Nf1×100，%（3）
式中，Nf1和Nf2分別為輔佐電壓互感器一、二次繞組的匝數(shù)。
實(shí)踐補(bǔ)償電壓為主電壓互感器二次電壓的Nf2/Nf1，所以補(bǔ)償匝數(shù)為主電壓互感器二次繞組匝數(shù)的Nf2/Nf1，作用也是分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償。
2.2.3輔佐電壓互感器并聯(lián)補(bǔ)償接線(xiàn)辦法
關(guān)于無(wú)中心抽頭的電壓互感器二次繞組，輔佐電壓互感器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)慕泳€(xiàn)辦法如圖2所示。關(guān)于頻率為60Hz的國(guó)家，其電壓互感器的要求通常是二次繞組帶抽頭，關(guān)于同一繞組其二次電壓有115V和115/√3V（或66.4V）兩個(gè)電壓，關(guān)于這種電壓互感器，當(dāng)抽頭和滿(mǎn)匝準(zhǔn)確級(jí)要求相一同，因?yàn)橐?guī)劃時(shí)繞組的匝數(shù)有必要為整數(shù)，滿(mǎn)匝和抽頭的匝數(shù)比滿(mǎn)意不了√3的倍數(shù)聯(lián)絡(luò)，因而形成抽頭和滿(mǎn)匝的過(guò)失差異較大，該差異本身有時(shí)就已逾越過(guò)失限值，這種情況下有必要首要運(yùn)用輔佐電壓互感器單獨(dú)對(duì)抽頭或滿(mǎn)匝進(jìn)行分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償，使抽頭和滿(mǎn)匝的過(guò)失值靠近，然后再?gòu)囊淮蝹?cè)用整數(shù)匝補(bǔ)償辦法將抽頭和滿(mǎn)匝的過(guò)失一同調(diào)度到過(guò)失限值以?xún)?nèi)。這種過(guò)失調(diào)度的接線(xiàn)辦法如圖3所示。
圖3（a）、（b）、（c）是將輔佐電壓互感器接在主電壓互感器的二次抽頭端子X2-X3之間，圖3（d）、（e）和（f）是將輔佐電壓互感器接在主電壓互感器的滿(mǎn)匝端子X1-X3之間圖3（c）、（e）的接線(xiàn)用于調(diào)接線(xiàn)可一同調(diào)整滿(mǎn)匝和抽頭的過(guò)失，當(dāng)Nf21=Nf22時(shí)可用X3引線(xiàn)進(jìn)行補(bǔ)償而不用一同運(yùn)用X1和X2兩根引線(xiàn)補(bǔ)償（這兩種情況不常用，一般情況下可以從一次側(cè)用整數(shù)匝補(bǔ)償來(lái)完成）。假如用N13和N23分別代表主電壓互感器二次繞組滿(mǎn)匝和抽頭的匝數(shù)，那么，按照2.2.2節(jié)的剖析，圖3各接線(xiàn)辦法下，過(guò)失補(bǔ)償值可如下核算。
圖3（a）、（d）接線(xiàn)辦法分別是抽頭供電補(bǔ)償抽頭及滿(mǎn)匝供電補(bǔ)償滿(mǎn)匝，按式（3）核算。
圖3（b）接線(xiàn)辦法是抽頭供電補(bǔ)償滿(mǎn)匝，核算辦法為：
εb=Nf2/Nf1·N23/N13×100，%（4）
圖3（e）接線(xiàn)辦法是滿(mǎn)匝供電補(bǔ)償抽頭，核算辦法為：
εb=Nf2/Nf1·N13/N23×100，%（5）
圖3（c）接線(xiàn)辦法，滿(mǎn)匝和抽頭的過(guò)失補(bǔ)償值可分別按式（4）和式（3）核算。
圖3（f）接線(xiàn)辦法，滿(mǎn)匝和抽頭的過(guò)失補(bǔ)償值可分別按式（3）和式（5）核算。
3、并聯(lián)補(bǔ)償輔佐電壓互感器的規(guī)劃
并聯(lián)補(bǔ)償輔佐電壓互感器（按圖2）一般規(guī)劃成將Nf1均勻繞在環(huán)形鐵心上，這樣漏抗很小，可近似地以為輔佐電壓互感器回路為純電阻電路，對(duì)主電壓互感器的相位差的影響可以忽略。輔佐電壓互感器的電源電壓就是主電壓互感器的二次電壓，應(yīng)根據(jù)主電壓互感器的二次電壓和額定電壓因數(shù)承認(rèn)輔佐電壓互感器的鐵心截面積，根據(jù)過(guò)失補(bǔ)償值的要求承認(rèn)輔佐電壓互感器的一次匝數(shù)，根據(jù)輔佐電壓互感器一次繞組中或許出現(xiàn)的電流挑選輔佐電壓互感器一次繞組導(dǎo)線(xiàn)，具體步驟如下。
3.1一次繞組匝數(shù)承認(rèn)
根據(jù)0.2級(jí)的過(guò)失限值，可選定補(bǔ)償電壓互感器電壓過(guò)失的補(bǔ)償規(guī)模為±（0.05%~0.1%），根據(jù)式（3）取Nf2=1，可開(kāi)端承認(rèn)輔佐電壓互感器一次繞組匝數(shù)Nf1為1000匝~2000匝。
3.2鐵心截面積承認(rèn)
根據(jù)初選的Nf1、主電壓互感器二次繞組額定電壓Usr、額定電壓因數(shù)k以及產(chǎn)品運(yùn)轉(zhuǎn)頻率f根據(jù)式（6）承認(rèn)鐵心截面Sf。
Sf=kUsr/（4.44fBNf1）×104（6）
式中k——額定電壓因數(shù)
Usr——額定二次電壓，V
f——額定頻率，Hz
B——額定電壓因數(shù)下鐵心中磁密，T
Nf1——輔佐電壓互感器最少一次匝數(shù)
鐵心截面的選取除應(yīng)考慮正常作業(yè)條件下鐵心功能的線(xiàn)性度外，還應(yīng)保證在額定電壓因數(shù)倍的額定電壓下鐵心不飽和，一般使B≤1.6T。
3.3一次繞組導(dǎo)線(xiàn)直徑承認(rèn)
根據(jù)被補(bǔ)償主電壓互感器二次繞組的電流，該電流也是輔佐電壓互感器二次繞組中流過(guò)的電流，按照輔佐電壓互感器一、二次安匝平衡聯(lián)絡(luò)可承認(rèn)一次繞組中電流，即：
If1=If2·Nf2/Nf1（7）
式中If1——輔佐電壓互感器一次繞組中電流，A
Nf1——輔佐電壓互感器一次繞組匝數(shù)
If2——輔佐電壓互感器二次繞組中電流，即主電壓互感器二次繞組中電流，A
Nf2——輔佐電壓互感器二次繞組匝數(shù)，即實(shí)踐補(bǔ)償匝數(shù)
對(duì)輔佐電壓互感器的導(dǎo)線(xiàn)，除應(yīng)考慮正常情況和額定電壓因數(shù)倍的溫升外，還要考慮突發(fā)短路試驗(yàn)時(shí)的發(fā)熱不逾越限值。因?yàn)殡妷夯ジ衅鞯亩搪纷杩购苄。搪冯娏骺蛇_(dá)額定電流的數(shù)百倍，故應(yīng)首要按照短路電流來(lái)選取導(dǎo)線(xiàn)，然后再核算額定電流密度，當(dāng)已知短路電流和最大答應(yīng)短路電流密度時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)直徑可按下式承認(rèn)。
d=√4IkNf2（πNf1δk）（8）
式中Ik—主電壓互感器二次短路電流，A
δk—最大答應(yīng)短路電流密度，A/mm2，按照規(guī)范，關(guān)于銅導(dǎo)線(xiàn)，δk可取160A/mm2。
4、輔佐電壓互感器運(yùn)用中的留心事項(xiàng)
從上述輔佐電壓互感器的規(guī)劃中可以知道，輔佐電壓互感器一次側(cè)繞組中的電流由主電壓互感器二次繞組電流和輔佐電壓互感器二次匝數(shù)（即實(shí)踐補(bǔ)償匝數(shù)）與一次匝數(shù)之比決議，關(guān)于給定的產(chǎn)品和選定的輔佐電壓互感器，按照式（7），添加補(bǔ)償匝數(shù)將增大輔佐電壓互感器一次電流，輔佐電壓互感器一次繞組已選定的導(dǎo)線(xiàn)截面將束縛補(bǔ)償匝數(shù)增多。
關(guān)于電壓互感器在正常作業(yè)條件下應(yīng)滿(mǎn)意的溫升要求，一般參照各繞組導(dǎo)線(xiàn)核算額定電流密度，根據(jù)閱歷，銅導(dǎo)線(xiàn)在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)下的電流密度不宜逾越2A/mm2。
關(guān)于圖3（c）、（f）的接線(xiàn)辦法，輔佐電壓互感器一次繞組中的電流應(yīng)是按照主電壓互感器抽頭和滿(mǎn)匝兩個(gè)電流分別折算到輔佐電壓互感器一次繞組中電流的疊加，這種辦法下應(yīng)留心抽頭和滿(mǎn)匝補(bǔ)償匝數(shù)之和受輔佐電壓互感器一次繞組導(dǎo)線(xiàn)截面的束縛。
5、實(shí)踐檢驗(yàn)與理論剖析效果比較
為了驗(yàn)證剖析，借助于實(shí)踐產(chǎn)品的過(guò)失調(diào)度進(jìn)程進(jìn)行下列暫時(shí)檢驗(yàn)，未考慮準(zhǔn)確級(jí)過(guò)失限值的要求。產(chǎn)品及輔佐電壓互感器的基本參數(shù)如表1所示。
5.1輔佐電壓互感器接在抽頭
選用圖3（c）接線(xiàn)（Nf21=Nf22=4），用X3端子引線(xiàn)穿過(guò)輔佐電壓互感器窗口正補(bǔ)償4匝，補(bǔ)償前后過(guò)失效果如表2所示。
關(guān)于抽頭而言，過(guò)失補(bǔ)償值按式（3）核算，補(bǔ)償值為0.33%，關(guān)于滿(mǎn)匝而言，補(bǔ)償值按式（4）核算，補(bǔ)償值為0.19%，可見(jiàn)，核算效果與表2中過(guò)失改動(dòng)量靠近。
5.2輔佐電壓互感器接在滿(mǎn)匝
選用圖3（f）接線(xiàn)（Nf21=Nf22=5），用X3端子引線(xiàn)穿過(guò)輔佐電壓互感器窗口負(fù)補(bǔ)償5匝，補(bǔ)償前后過(guò)失效果如表3所示。
關(guān)于滿(mǎn)匝而言，過(guò)失補(bǔ)償值按式（3）核算，補(bǔ)償值為-0.416%，關(guān)于抽頭而言，補(bǔ)償值按式（5）核算，補(bǔ)償值為-0.72%，可見(jiàn)，核算效果與表3過(guò)失改動(dòng)量符合。
在表2和表3的實(shí)測(cè)效果中，補(bǔ)償前后相位差改動(dòng)不大，標(biāo)明本文中筆者舉薦的輔佐電壓互感器規(guī)劃結(jié)構(gòu)漏抗小，對(duì)相位差的影響可以忽略不計(jì)，與剖析效果一起。
6、定論
檢驗(yàn)效果標(biāo)明，上面介紹的輔佐電壓互感器規(guī)劃可以直接應(yīng)用到產(chǎn)品規(guī)劃中，給出的過(guò)失補(bǔ)償核算公式還可直接輔導(dǎo)產(chǎn)品生產(chǎn)中的過(guò)失調(diào)度。
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