电压互感器二次回路电压降及补偿技术

次绕组端子电压的幅值和相位调至一 它还具有内部线路简单、价格低、运
这种补偿器是利用一条专门敷设
样，从而达到补偿的目的。如下图所示： 行可靠等显著优点。
的测 量电 缆， 将 被 补偿的二 次 线 路 一
2) 零阻抗式（也叫电流跟踪式） 端的电压引至另一端，实时地测量两
这种补偿器的基本原理是利用有 端的电压差。补偿器内的电子线路将
变化范围是 ： 那么 ： 二次压降△U 的最大值就为：
二次压降△U 的最小值就为：
△ U 的变化量为 ：
式 1-1 而△ U 固定量就是其最小值，即：
式 1-2 从以上两式可知 ：T V 二次回路电 压降具有以下特点 ： 1) T V 二次回路压降△ U = △ U 固定 + △ U 变化 2) 在二次回路负载 Z L 不变的前 提下，式 1-1 中 I ma x 等于 I min，引起 △ U 变化的主要原因是 r。但 正常情 况下 r 相对于 Z 是 很小的，所以引起 △ U 的主要原因是线路阻抗 Z，因此 △ U 固定＞△ U 变化。在这种情况下， 一般只要设法降低△ U 固定就能解决 问题。
《 电能计 量 装 置管 理 规 程》 （DL448-91）中规定 ：电压互感器二 次回路的压降值，对于 I 类计量装置不 能超过 0.25%，II 类及以下的计量不能 超过 0.5%。但国内现有的电能计量装 置由于设备陈旧，压降超差现象普遍存 在，为了消除或把压降降低到国家规定 的范围内，除了加强管理及改造二次回 路以外，还可应用必要的技术措施，其 中安装补偿器就是一种方法。
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图 1 电压互感器二次回路等值电路
图中 ：UAB——T V 二次绕组端子 电压 ；
Uab——电能表输入端的电压 ； Z L——二 次负载（ 包括电能 表 及 其他仪表）； r ——是 线 路全部接触电阻的随 机变化部份 ； R——是 线 路全 部的稳定的直流 电阻 ； L——是线路全部的电感 ； Z——是线路全部的阻抗。 其中 ： Ｚ＝Ｒ＋ jωL T V 二 次 回 路 电 流 I 经 过（r+R+ jωL） 后， 必 然 在 上 面 产 生 电 压 降 △ U，并且 ：
小的前提下（通常情况），引起△ U 的 的 ΔU 固定 和 ΔU 变化 都 增 大了， 对 于
正常情况下，r 与 Z 的比率一般是
主要原因也是 Z。因此只有设法降低 ΔU 固定的增大当然可以通 过 ΔU 补来 很小的，而 Z 过大都是因二次回路线
Z 才能有效地降低压降。
抵消，而对于 ΔU 变化的增大就无能为 径太细且线路太长引起的，而这种补
无源的，其内阻 r0 往往较大。它串于
二 次 回 路中， 接 入补偿 器后 的 线 路 压
降△ U 应包括 r0 上的压降。再由补偿 器内产生与△ U 大小相同方向相反的 电压矢量△ U 补与之抵消。
2010年12月号 115
科 苑
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3) 对于负载 ZL 改变的二次回路
值 得注 意的 是 ：内阻 r0 的引入， 降残差就是因 r 引起的。根据（式 1-1）
而言，电流变化越大，△ U 的变化量 相当于增大了二次回路的固定阻抗 Z， 和（式 1-2）可知 ：
所占的分量就越大。在 r 相对于 Z 很 对照（ 式 1-1）（ 式 1-2） 可知 ：这时
TV 二次回路压降的特点 电 能 计 量 装 置 的 T V 二 次 回 路，
有三相三线制（二元件）和三组四线制
由于接触电阻 r 的可变性（尽管正 常情况下，r 与 Z 的比率很小），况且负 载 ZL 也常常在一定范围内变化，最终
导致电压降也随着在一定范围内变化。 假设 ： 接触电阻的变化范围是 ： ； 负载 ZL 变化引起的二次电流的
因此，在负载不变（如大用电户 和敷设电缆。与定值式相比，它具有
各类补偿器原理及其适用范围
的计量装置）以及接触电阻 r 相对于 更大的适用范围，在许多场合下都能
1) 定值式
线路总阻抗 Z 较小的情况下，压降主 收到较好的补偿效果。
根据内部结构，这种补偿器又可 要分量是固定的。这种情况下，从技
这种补偿器价格往往比定值式
端 的整 个 电 压回 路。 对 于 现有的电能
计 量 装 置而 言， 这 条 回 路 的电 缆 线 径
往 往 太 细， 其 阻 抗不 可忽视， 许 多还 串有熔丝、空气开关等容易引起电阻 的部件， 有的末 端 还接 有测量 仪表、 继电器 等 额 外负载。 因此， 电 流 经 过 回 路 时必 然 在 线 路上引起电 压 降， 造 成 TV 二次绕组端子电压和电能表实 际 输入电压的幅值和相位都 不一样， 带来计量误差。
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电压互感器二次回路电压降及 补偿技术
■ 仝 巍 赵 岩 郑建华 南阳供电公司
引言
（三元件）两类接线型式。就一个电压
电能计量装置电压互感器（以下 回路来说，其等效电路如下 ：
简 称 T V） 的二 次电 压回 路， 是 指 从
TV 二次绕组端子经一段长度从几米
到几百米的电缆线到电能表电压输入
分成电容 移 相 式 和 电 感 移 相 式 等 形 术上来讲完全可以使用这种补偿器来 高，但是可靠性问题只能依靠元器件
式。其基本原理都是利用自耦变压器 达到补偿的目的。
质量、产品的设计和制造工艺来保证。
和移相器将电能表端子电压与 T V 二
况且，此类补偿器往往是无源的，
3) 零电压式（也叫电压跟踪式）
源的电子线路在补偿器内部产生一个 此电压差信号进行功率放大，再将放
与线路阻抗大小相等方向相反的阻抗 大后的电压以相反的方向串联于二次
（也叫负阻抗）。
回 路中， 使 线 路总压 降为零 值。 如下
图 2 定值式补偿器原理图
如下图所示 ：
图所示 ：
图中的 r0 是补偿器内阻，任何补
偿 器 都 有内阻， 而这种 补偿 器由于 是
因此，选择和安装补偿器时，必 力了。然而，同时从（式 1-1）也可知： 偿器恰恰能使线路阻抗等效为零。这
须要结合二次回路本身的情况，找到 只要负载电流不变或变化很小，是不 样，即使二闪回路线径太细或线路太
问题的所在，抓住主要矛盾而进行。 会增大或增大不多的。
长 或负载不 稳 定， 都 不 必去重 新 改 造