串级式电压互感器-电测与仪表

高电压精密电压互感器的研制

郑立群1，徐人恒2

（1.哈尔滨电工仪表研究所，哈尔滨150028；

2.哈尔滨电工仪表研究所，哈尔滨150028）

摘要：研制了一种高电压精密电压互感器，可以用于高电压电压互感器误差校验及高电压的扩大量限高精度测量，文章具体阐述了精密电压互感器的结构原理，误差分析，提出了降低误差的技术措施。

关键词：精密电压互感器；感应分压器；误差；分数匝误差补偿

中图分类号：文献标识码：B 文章编号：The development of the high voltage precise voltage transformer

Zheng Liqun1, Xu Renheng2

(Harbin Research Institute of Electrical Instrumentation, Harbin 150028, China.

2. Harbin Research Institute of Electrical Instrumentation, Harbin 150028, China)

Abstract: A high voltage precise voltage transformer is developed in this paper, which can be used for error calibration of high voltage transformer and high precision measurement of expanding measuring range. This paper elaborates on structure principle of precision voltage transformer, error analysis, and puts forward the technical measures to reduce the error.

Keywords: precise voltage transformer, induction voltage divider, error, fraction turn error compensation

0 引言

精密电压互感器一般作为标准电压互感器

用于电压互感器误差校验，电压互感器误差试验

通常采用比较法，即将被试电压互感器与标准电

压互感器同时连接在互感器校验仪上进行试验，

校验电压互感器的比值差和相角差。本文研制了

一种具有两种量限的串级式结构精密电压互感

器，可用于35V

和66V电压

等级的电力电压互感器误差校验，或用于扩大测量仪表的量限供高电压精密测量。作为标准电压互感器使用，可实现一机多用，减少标准电压互感器数量。

1 精密电压互感器技术参数

精密电压互感器具有两个量限，

即

3503V

和66V两个电压等级，

精密电压互感器技术数据如下：

额定一次电压：

35

及66

V；

额定二次电压：V和1003V；额

定输出功率：5 V A；额定频率：50 Hz或60 Hz；

准确级：0.05级；功率因数：cos 1.0

φ=。

2 精密电压互感器的结构

高电压精密电压互感器采用串级式绝缘结

构，以串级式电压互感器作为主互感器，串级式

电压互感器器身部分包括铁心、一次绕组及两个

二次绕组。铁心采用优质冷轧硅钢片叠装成单相

双柱式结构，一次绕组采用层式结构分成匝数相

等的两部分，绕成圆筒式阶梯型结构，分别套装

在铁心的上下两铁心柱上[1-2]。器身上铁心柱套

装有一次绕组一段和上平衡绕组，下铁心柱套有

一次绕组另一段、两个二次绕组和下平衡绕组，

两个二次绕组分别带有中间抽头。上、下铁心柱

的两段一次绕组及平衡绕组（两个平衡绕组绕向

相反）各自分别串联连接，一次绕组的中点与铁

心相连接，铁心带有一半的一次电压，由于电压

等级较高，为使电压互感器达到多量限的要求，

采取从二次绕组抽头的方式实现。为达到误差精

度要求，采用二次侧加感应分压器补偿电压互感器误差。感应分压器作为精密电压互感器的辅助互感器，用于电压互感器比值误差分数匝补偿，改变感应分压器的匝数比可以获得所需的不同

补偿值，精密电压互感器的二次绕组与感应分压器二次绕组以不同方式串联连接实现误差补偿。串级式电压互感器结构示意图如图1

所示。

图1 串级式电压互感器结构示意图

Fig.1 Schematic diagram of cascade type voltage transformer

3 精密电压互感器误差分析 3.1 串级式电压互感器电压平衡方程

串级式电压互感器带有平衡绕组，目的是在其二次绕组带有负载时，维持上下铁心柱磁动势的平衡，减小电压互感器漏磁，减少一次绕组漏抗，因此，其电压平衡方程需考虑平衡绕组的影响。首先，假定电压互感器各物理量已经折算到

一次侧，二次绕组A 接负载，二次绕组B 开路，忽略互漏磁通，设1I 为一次电流、2I 为二次电流、

0I 为空载电流、

平衡绕组电流用双角标表示，第一个数4表示平衡绕组，第二个数1表示上平衡

绕组、2表示下平衡绕组。绕组的电压也用双角标表示，第一个数1表示一次绕组、4表示平衡绕组，第二个数1表示上段一次绕组、2表示下段一次绕组。根据磁动势平衡原理，可以得到各级磁动势平衡方程：

1410

14220

I I I I I I I ⎧+=⎪⎨

++=⎪⎩， （1） 由于上、下平衡绕组的磁动势方向相反，可得出4142I I =-，（2）

由式（1）、（2）可得到： 2412I I =，

（3） 串级式电压互感器分为两级，第一级为双绕组变压器，可列写出方程组： 111111

41114141410

U E I Z U E I Z I I I ⎧=-+⎪=-⎨⎪

+=⎩，

（4） 由方程组（4）得出： 114111414014114U U I Z I Z I Z I Z +=-=-，（5） 式中：14Z ——一次绕组1与平衡绕组4之间的短路阻抗，且有：

1414Z Z Z +=，()Ω（6）

串级式电压互感器在二次绕组A 带负载，

另一个二次绕组B 开路时，第二级为三绕组变压器，其方程组为：