变压器与微型传感器的一体化组合
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（ １．Ｚｉｂ ｏ Ｊ ｉｂ ａ ｏ Ｉｎｓ ｔｒｕｍｅ ｎｔ Ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍｅ ｒ Ｉｎｓ ｔｉｔｕｔｅ ， Ｚｉｂ ｏ ２５５０９５， Ｃｈｉｎａ ； ２．Ｂｅ ｉｊｉｎｇ Ｅｌｅ ｃ ｔｒｉｃ Ｐｏｗｅ ｒ Ｃｏｍｐ ａ ｎｙ， Ｂｅ ｉｊｉｎｇ １０００３１， Ｃｈｉｎａ ）
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｅ ｉｎｔｅ ｇ ｒａ ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍｅ ｒ ａ ｎｄ ｍｉｃ ｒｏｓ ｅ ｎｓ ｏｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄ ｕｃ ｅ ｄ ． Ｔｈｅ ｉｎｔｅ ｇ ｒａ ｔｅ ｄ ｐ ｒｉｎｃ ｉｐ ｌｅ ， ｓ ｔｒｕｃ ｔｕｒｅ ａ ｎｄ ｔｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔｈｏｄ ａ ｒｅ ｅ ｘｐ ｏｕｎｄ ｅ ｄ ． Ｔｈｅ ａ ｐ ｐ ｌｉｃ ａ ｔｉｏｎ ｅ ｘａ ｍｐ ｌｅ ｓ ａ ｒｅ ｐ ｒｅ － ｓ ｅ ｎｔｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ： Ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍｅ ｒ； Ｍｉｃ ｒｏｓ ｅ ｎｓ ｏｒ； Ｉｎｔｅ ｇ ｒａ ｔｉｏｎ
第 ４４ 卷 第 １０ 期 ２００７ 年 １０ 月
ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲ
Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１０ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００７
变压器与微型传感器的一体化组合
荣 博 １， 单业才 ２
（ １．淄博计保互感器研究所， 山东 淄博 ２５５０９５； ２．北京电力公司， 北京 １０００３１）
摘要： 介绍了微型传感器与变压器一体化的组合， 阐述了一体化组合的原理、结构及试验方法， 给出了应用实例。
量方式存在以下弊端。
（ １） 至少用 ４～６ 台电磁式互感器提供标准电流
和电压信号。多台互感器处在电网的高压侧， 故障点
多。电压互感器会因电磁谐振、高次谐波、操作过电
压等因素的干扰， 影响其安全运行， 电网中打电压互
感器保险、烧电压互感器现象时有发生， 影响电力系
统安全运行， 事故率高， 影响电网质量和经济运行。
压互感器。微型电压互感器的电器原理图见图 ３。测 量、计量标准电压的取样是把变压器的一次绕组看
作高压分压器， 按匝 数 比 Ｕ１ ／Ｕ２＝Ｎ１ ／Ｎ２， 在 变 压 器 的
一次绕组抽出相应的分压绕组， 抽取的电压为 ５００Ｖ
或 １００Ｖ， 分压绕组的输出端连接微型电压互感器输
入端， 电器原理图见图 １。
电流， 接入电能表计量供电量。
电压＝显示值×电压互感器的电压比， 电流＝显
示值×电流互感器的电流比。电量的计算公式如下：
Ｗ３＝ ! ３ ×ＵＬ×ＩＬ×ｃｏｓΦ×ｔ ／１ ０００×电 流 互 感 器 的
倍率×电压互感器的倍率
（ １）
注： 该论文项目被列入 ２００６ 年淄博市科技发展计划， ２００６ 年 ７ 月被山东省科技厅、财政厅列入 ２００６ 年山东 省 科 技 型 中 小 企 业 技 术 创 新 发 展 专项资金计划， 并由省科技厅推荐申报 ２０００６ 年国家科技型中小企业技术创新基金。
第 １０ 期
荣 博、单业才： 变压器与微型传感器的一体化组合
５
对电压互感器、电流互感器以及电能表的误差
分别进行测量或检定， 然后确定总不确定度 γ。
γ＝ｒ０＋γｈ＋ｒｄ＋ｒｊ
（ ２）
式中 ｒ０— ——电能表本身误差
γｈ— ——互感器的合成误差
ｒｄ— ——二次回路导线压降误差
通过上述分析不难发现， 变压器现有的计量、测
１ 概述
电力变压器和互感器是配电系统中不可缺少的 设备之一。随着电力事业的迅速发展， 产品的更新换 代步伐加快， 几十年来， 围绕着提高互感器电气性 能， 进行了多次全国联合设计改造， 从油浸产品、普 通干式产品、半封闭的环氧浇注产品、全工矿产品到 现在的全封闭产品， 电气性能不断提高； 围绕变压器 节能降耗、节约材料、简化工艺和提高电气性能之目 的， 从 ＳＬ 型、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１１－ Ｍ、Ｓ１１－ Ｍ·Ｒ、Ｓ１１－ Ｍ·ＲＬ 发展到现在的 Ｓ１３－ Ｍ·ＲＬ。变压器行业的技术人员 从产品的结构、材料和工艺等各个方面进行了全面 周密的设计， 为电力事业的发展做出了巨大贡献。随 着电力系统自动化程度的发展， 对电网质量的要求 不断提高。传感器、微型互感器、电子式互感器和光 纤互感器等新产品层出不穷。但是， 由于各相关设备 相互兼容性差， 推广应用不尽人意。怎样才能制造出 安全可靠、性能稳定、计量性能高、自身电量损耗低、 体 积 小 、投 资 低 、计 量 成 本 低 以 及 环 保 、安 装 、使 用 、 维护、周期鉴定方便且防止窃电， 以适应节约型社会
（ １） 电流测量、电能计量 电流测量、电能计量用电流传感器， 选用特制 的、宽负载特性好的超微晶贯穿式微型电流互感器， 电气原理图见图 ２。
Ｌ ｉ（ｔ） ｉＴ（ｔ）
Ｎ２ ＲＬ ｕｔ（ｔ）
Ｌ
图 ２ 微型电流互感器原理图 Ｆｉｇ．２ Ｄｉａｇｒ ａｍ ｏｆ ｍｉｃｒ ｏ ｃｕｒ ｒ ｅｎｔ ｔｒ ａｎｓｆｏｒ ｍｅｒ
ｈ） ， ３５ｋＶ 损耗电费 １ ８００ 元 ／年～３ ８００ 元 ／年。
（ ３） 多台互感器相互之间既要留有安全距离， 又
要 用 铜 排 进 行 连 接 ， 致 使 其 体 积 增 大 、材 料 消 耗 量
大 、成 本 增 加 。 互 感 器 主 要 由 硅 钢 片 、铜 、钢 、变 压
器油或环氧树脂等材料制成， 每个计量点至少耗
ｕ（ｔ）＝ＫＵｕｕ（ｔ）
（ ４）
第 ４４ 卷
＋５％ ＋０
－ ５％
ｕ（ｔ）
＋ Ｎ１ Ｎ２ ｕｕ（ｔ）
－
图 ３ 微型电压互感器原理图 Ｆｉｇ．３ Ｄｉａｇｒ ａｍ ｏｆ ｍｉｃｒ ｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｒ ａｎｓｆｏｒ ｍｅｒ
式中 ｕ（ｔ）— ——被测电压
ｕｕ（ｔ）— ——送给乘法器的等效电压 微型电压互感器的输入电压绕组， 应按匝数比
Ｕ１ ／Ｕ２＝Ｎ１ ／Ｎ２ 留有±５％的抽头， 通过变压器分接开关 （ 特制） ， 保证变压器在±５％的电压调节时， 与微型电
压互感器的输入电压绕组调节同步， 保持输出电压
比不变 。 微 型 电 压 互 感 器 的 输 出 为 电 压 １００ Ｖ 或
１００ ／ ! ３ Ｖ， 直接供给电压表或电能计量模块， 进行 电压测量或进行高压电能计量， 误差可以直接测量
需要的新产品， 成为从业人员一直研究和关注的焦 点。淄博计保电气有限公司， 利用变压器、互感器和电 能表的生产优势， 根据多年的经验积累， 通过对微型电 流互感器、微型电压互感器、洛可夫斯基绕组、电子式 电能计量回路和保护控制单元等， 进行一体化的合理 组合， 整体设计生产的新型配电装置较好地解决了以 上问题， 并取得了良好的效果。
关键词： 变压器； 微型传感器； 一体化组合
中图分类号： ＴＭ４０２
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００１－ ８４２５（ ２００７） １０－ ０００４－ ０６
Ｉｎｔｅ ｇｒａ ｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍｅ ｒ ａ ｎｄ Ｍｉｃｒｏｓ ｅ ｎｓ ｏｒ
ＲＯＮＧ Ｂｏ１， Ｓ ＨＡＮ Ｙｅ "ｃａ ｉ２
２ 变压器高压电能计量、测量的现状及存在 的问题
高供高计用户变压器各参数的测量， 供、用电量
的计量， 是由高压电磁式电流互感器、电磁式电压互
感器将高电压变换成标准的低电压 （１００Ｖ 或 １００ ／
! ３ Ｖ）， 将 高 压 大 电 流 变 换 成 标 准 的 低 压 小 电 流 （ ５Ａ 或 １Ａ） 。接入电压表显示电压， 接入电流表显示
为了满足电磁兼容的需要， 使计量、测量和保护 信息不受电场和磁场的影响， 对微型电流传感器、微 型电压传感器进行电磁屏蔽处理。为了提高计量精 度， 需要对传出的标准电流、电压信号进行误差补 偿， 以满足计量、测量、保护信号准确度的要求。经隔 离、屏蔽及误差补偿后的电流传感器、电压传感器的 输出端分别以 Ｖ－ ｖ 联结方式、Ｙ－ ｙ 联结方式、零序 或开口三角等多种联结方式， 可供选择、取舍或任意 组合， 以适应计量、测量、保护不同的要求。根据用途 选用不同的传感器。
高压侧电流， 它的电流范围是变压器的一次测空载
电流至 １．５ 倍的负载电流， 它的参数要根据变压器 的容量设计。其输出直接供给电流表或电能计量模
块， 进行电流测量或高压电能计量， 误差可以直接测
量或对组成的电能计量装置进行整体测量。
（ ２） 电压测量、电能计量
电压测量、电能计量用电压传感器选用微型电
材 ８ ０００ 元～１５ ０００ 元。
（ ４） 计量装置计出的电量不能直读， 需要乘以电
流互感器和电压互感器的倍率， 给管理工作带来不
便； 而且， 整个电能计量装置的系统综合误差由多台
互 感 器 、电 能 表 、多 根 连 接 导 线 电 阻 、接 点 电 阻 等 多
方面引起。若其综合误差大， 而且在后续安装组合过 程中也会出现人为的不确定因素引起误差就会造成 不能直接测量。
Ｉ
Ｅ ∫ Ｕｏｕｔ
Ｉ 图 ４ 洛可夫斯基绕组原理图 Ｆｉｇ．４ Ｒｏｇｏｗｓｋｉ ｃｏｉｌ ｄｉａｇｒ ａｍ
由于洛可夫斯基绕组的输出电压与电流的时间 导数成正比， 因此需要利用电子线路或数字积分器 对输出电压进行积分， 以得到与一次电流成正比的 信号。输入为变压器的一次电流， 输出电压为 １．６２５ ／ ! ３ Ｖ、３．２５ ／ ! ３ Ｖ、４ ／ ! ３ Ｖ、６．５ ／ ! ３ Ｖ 任选。由 于它没有铁心， 没有铁磁饱和、剩磁等影响， 输出完 全是线性的， 可以提高保护性能。电流达到需要保护 值， 在洛可夫斯基绕组的输出端产生保护电压， 控制 保护单元实施保护。故障保护电流可以根据需要设 定。
变压器与传感器组合的结构及电气原理是在变 压器内部的一次绕组各相靠近中性点处设置一个或 多个满足计量、测量及保护需要的电流传感器， 分别 取出满足计量、测量或保护需要的标准电流信号； 把 变压器的一次绕组看作高压分压器， 在变压器一次 绕组的各相绕组靠近中性点处抽出相应的分压绕 组， 分压绕组的输出端连接微型电压传感器， 取出满 足计量、测量或保护需要的标准电压信号。微型电流 传感器、微型电压传感器安装在变压器中性点处， 正 常情况在低电压下工作。为了防止线路故障状态下 中性点出现的高电压和电网中系统过电压的冲击， 提高安全运行系数， 要按照变压器的电压等级对微 型传感器进行高压绝缘处理， 实现高低压隔离， 使其 能够承受系统工作电压。传感器的输出连接电压表、 电流表显示数值， 连接计量单元实现高压电能计量， 连接保护控制单元实现保护功能。电流、电压传感回 路电气原理图见图 １。
ｉ（ｔ）＝ＫＩｉＴ（ｔ）
（ ３）
式中 ｉ（ｔ）— ——流过变压器主回路的电流
ｉＴ（ｔ）— ——流过电流互感器二次测的电流
ＫＩ— ——电流互感器的变比
ｕ（ｔ）＝ｉＴ（ｔ）ＲＬ＝
ｉ（ｔ） ＫＩ
ＲＬ
式中 ｕ（ｔ）— ——送入电能计量单元的电流等效电压
ＲＬ— ——负载电阻
贯穿式微型电流互感器的输入电流为变压器的
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ａ
Ｂ
Ｃ
１
１
１
１
１
１
２
２
２
３
３
３
０
Ｓ１ Ｓ２ Ｓ１ Ｓ２ Ｓ１ Ｓ２ （ａ）电 流 传 感 器
ａＯＢ ＯＣＯ （ｂ）电 压 传 感 器
图 １ 信号传感电气原理图 Ｆｉｇ．１ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｄｉａｇｒ ａｍ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｓｅｎｓｉｎｇ ①变压器一次绕组 ②电流传感器 ③电压传感器
６
（ ５） 组合后的高压电能计量装置各相关元件之 间相互兼容性差， 负载特性差， 误差曲线不好， 电能 计量装置的启动电流大， 低负荷漏计电量大。
（ ６） 变压器外部连接计量、测量、保护装置， 外露 线多， 易发生窃电现象。为了防止窃电， 需另外增加 防窃电设施及人力管理。
３ 变压器与传感器组合的工作原理、结构及 制造方法
或对组成的电能计量装置进行整体测量。
（ ３） 保护电流的取样
保护电流的取样采用洛可夫斯基绕组替代电磁
式电流互感器， 电器原理图见图 ４。它是依据电磁感
应定律和安培环路定律。当被测电流沿轴线通过绕
组时， 其输出电动势：
Ｅwk.baidu.comｔ）＝Ｍ
ｄＩ ｄｔ
（ ５）
式中 Ｍ— ——互感系数， 与绕组匝数 Ｎ、面积 Ｓ 成正比
（ ２） 互 感 器 运 行 时 二 次 带 有 ３０ＶＡ～８０ＶＡ 的 固
定负荷及 ８Ｗ 以上的自身损耗， 每个计量点至少用
４ 台以上的互感器， 由式（ １） 可以计算出， 每个 １０ｋＶ
电压等级计 量 点 每 年 耗 电 １ ８１９ｋＷ·ｈ～４ ２１３ｋＷ·ｈ，
损 耗 电 费 １ １８２ 元～２ ７３８ 元 （ 电 费 按 ０．６５ 元 ／ｋＷ·
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｅ ｉｎｔｅ ｇ ｒａ ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍｅ ｒ ａ ｎｄ ｍｉｃ ｒｏｓ ｅ ｎｓ ｏｒ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄ ｕｃ ｅ ｄ ． Ｔｈｅ ｉｎｔｅ ｇ ｒａ ｔｅ ｄ ｐ ｒｉｎｃ ｉｐ ｌｅ ， ｓ ｔｒｕｃ ｔｕｒｅ ａ ｎｄ ｔｅ ｓ ｔ ｍｅ ｔｈｏｄ ａ ｒｅ ｅ ｘｐ ｏｕｎｄ ｅ ｄ ． Ｔｈｅ ａ ｐ ｐ ｌｉｃ ａ ｔｉｏｎ ｅ ｘａ ｍｐ ｌｅ ｓ ａ ｒｅ ｐ ｒｅ － ｓ ｅ ｎｔｅ ｄ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ： Ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍｅ ｒ； Ｍｉｃ ｒｏｓ ｅ ｎｓ ｏｒ； Ｉｎｔｅ ｇ ｒａ ｔｉｏｎ
第 ４４ 卷 第 １０ 期 ２００７ 年 １０ 月
ＴＲＡＮＳＦＯＲＭＥＲ
Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１０ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２００７
变压器与微型传感器的一体化组合
荣 博 １， 单业才 ２
（ １．淄博计保互感器研究所， 山东 淄博 ２５５０９５； ２．北京电力公司， 北京 １０００３１）
摘要： 介绍了微型传感器与变压器一体化的组合， 阐述了一体化组合的原理、结构及试验方法， 给出了应用实例。
量方式存在以下弊端。
（ １） 至少用 ４～６ 台电磁式互感器提供标准电流
和电压信号。多台互感器处在电网的高压侧， 故障点
多。电压互感器会因电磁谐振、高次谐波、操作过电
压等因素的干扰， 影响其安全运行， 电网中打电压互
感器保险、烧电压互感器现象时有发生， 影响电力系
统安全运行， 事故率高， 影响电网质量和经济运行。
压互感器。微型电压互感器的电器原理图见图 ３。测 量、计量标准电压的取样是把变压器的一次绕组看
作高压分压器， 按匝 数 比 Ｕ１ ／Ｕ２＝Ｎ１ ／Ｎ２， 在 变 压 器 的
一次绕组抽出相应的分压绕组， 抽取的电压为 ５００Ｖ
或 １００Ｖ， 分压绕组的输出端连接微型电压互感器输
入端， 电器原理图见图 １。
电流， 接入电能表计量供电量。
电压＝显示值×电压互感器的电压比， 电流＝显
示值×电流互感器的电流比。电量的计算公式如下：
Ｗ３＝ ! ３ ×ＵＬ×ＩＬ×ｃｏｓΦ×ｔ ／１ ０００×电 流 互 感 器 的
倍率×电压互感器的倍率
（ １）
注： 该论文项目被列入 ２００６ 年淄博市科技发展计划， ２００６ 年 ７ 月被山东省科技厅、财政厅列入 ２００６ 年山东 省 科 技 型 中 小 企 业 技 术 创 新 发 展 专项资金计划， 并由省科技厅推荐申报 ２０００６ 年国家科技型中小企业技术创新基金。
第 １０ 期
荣 博、单业才： 变压器与微型传感器的一体化组合
５
对电压互感器、电流互感器以及电能表的误差
分别进行测量或检定， 然后确定总不确定度 γ。
γ＝ｒ０＋γｈ＋ｒｄ＋ｒｊ
（ ２）
式中 ｒ０— ——电能表本身误差
γｈ— ——互感器的合成误差
ｒｄ— ——二次回路导线压降误差
通过上述分析不难发现， 变压器现有的计量、测
１ 概述
电力变压器和互感器是配电系统中不可缺少的 设备之一。随着电力事业的迅速发展， 产品的更新换 代步伐加快， 几十年来， 围绕着提高互感器电气性 能， 进行了多次全国联合设计改造， 从油浸产品、普 通干式产品、半封闭的环氧浇注产品、全工矿产品到 现在的全封闭产品， 电气性能不断提高； 围绕变压器 节能降耗、节约材料、简化工艺和提高电气性能之目 的， 从 ＳＬ 型、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１１－ Ｍ、Ｓ１１－ Ｍ·Ｒ、Ｓ１１－ Ｍ·ＲＬ 发展到现在的 Ｓ１３－ Ｍ·ＲＬ。变压器行业的技术人员 从产品的结构、材料和工艺等各个方面进行了全面 周密的设计， 为电力事业的发展做出了巨大贡献。随 着电力系统自动化程度的发展， 对电网质量的要求 不断提高。传感器、微型互感器、电子式互感器和光 纤互感器等新产品层出不穷。但是， 由于各相关设备 相互兼容性差， 推广应用不尽人意。怎样才能制造出 安全可靠、性能稳定、计量性能高、自身电量损耗低、 体 积 小 、投 资 低 、计 量 成 本 低 以 及 环 保 、安 装 、使 用 、 维护、周期鉴定方便且防止窃电， 以适应节约型社会
（ １） 电流测量、电能计量 电流测量、电能计量用电流传感器， 选用特制 的、宽负载特性好的超微晶贯穿式微型电流互感器， 电气原理图见图 ２。
Ｌ ｉ（ｔ） ｉＴ（ｔ）
Ｎ２ ＲＬ ｕｔ（ｔ）
Ｌ
图 ２ 微型电流互感器原理图 Ｆｉｇ．２ Ｄｉａｇｒ ａｍ ｏｆ ｍｉｃｒ ｏ ｃｕｒ ｒ ｅｎｔ ｔｒ ａｎｓｆｏｒ ｍｅｒ
ｈ） ， ３５ｋＶ 损耗电费 １ ８００ 元 ／年～３ ８００ 元 ／年。
（ ３） 多台互感器相互之间既要留有安全距离， 又
要 用 铜 排 进 行 连 接 ， 致 使 其 体 积 增 大 、材 料 消 耗 量
大 、成 本 增 加 。 互 感 器 主 要 由 硅 钢 片 、铜 、钢 、变 压
器油或环氧树脂等材料制成， 每个计量点至少耗
ｕ（ｔ）＝ＫＵｕｕ（ｔ）
（ ４）
第 ４４ 卷
＋５％ ＋０
－ ５％
ｕ（ｔ）
＋ Ｎ１ Ｎ２ ｕｕ（ｔ）
－
图 ３ 微型电压互感器原理图 Ｆｉｇ．３ Ｄｉａｇｒ ａｍ ｏｆ ｍｉｃｒ ｏ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｒ ａｎｓｆｏｒ ｍｅｒ
式中 ｕ（ｔ）— ——被测电压
ｕｕ（ｔ）— ——送给乘法器的等效电压 微型电压互感器的输入电压绕组， 应按匝数比
Ｕ１ ／Ｕ２＝Ｎ１ ／Ｎ２ 留有±５％的抽头， 通过变压器分接开关 （ 特制） ， 保证变压器在±５％的电压调节时， 与微型电
压互感器的输入电压绕组调节同步， 保持输出电压
比不变 。 微 型 电 压 互 感 器 的 输 出 为 电 压 １００ Ｖ 或
１００ ／ ! ３ Ｖ， 直接供给电压表或电能计量模块， 进行 电压测量或进行高压电能计量， 误差可以直接测量
需要的新产品， 成为从业人员一直研究和关注的焦 点。淄博计保电气有限公司， 利用变压器、互感器和电 能表的生产优势， 根据多年的经验积累， 通过对微型电 流互感器、微型电压互感器、洛可夫斯基绕组、电子式 电能计量回路和保护控制单元等， 进行一体化的合理 组合， 整体设计生产的新型配电装置较好地解决了以 上问题， 并取得了良好的效果。
关键词： 变压器； 微型传感器； 一体化组合
中图分类号： ＴＭ４０２
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００１－ ８４２５（ ２００７） １０－ ０００４－ ０６
Ｉｎｔｅ ｇｒａ ｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａ ｎｓ ｆｏｒｍｅ ｒ ａ ｎｄ Ｍｉｃｒｏｓ ｅ ｎｓ ｏｒ
ＲＯＮＧ Ｂｏ１， Ｓ ＨＡＮ Ｙｅ "ｃａ ｉ２
２ 变压器高压电能计量、测量的现状及存在 的问题
高供高计用户变压器各参数的测量， 供、用电量
的计量， 是由高压电磁式电流互感器、电磁式电压互
感器将高电压变换成标准的低电压 （１００Ｖ 或 １００ ／
! ３ Ｖ）， 将 高 压 大 电 流 变 换 成 标 准 的 低 压 小 电 流 （ ５Ａ 或 １Ａ） 。接入电压表显示电压， 接入电流表显示
为了满足电磁兼容的需要， 使计量、测量和保护 信息不受电场和磁场的影响， 对微型电流传感器、微 型电压传感器进行电磁屏蔽处理。为了提高计量精 度， 需要对传出的标准电流、电压信号进行误差补 偿， 以满足计量、测量、保护信号准确度的要求。经隔 离、屏蔽及误差补偿后的电流传感器、电压传感器的 输出端分别以 Ｖ－ ｖ 联结方式、Ｙ－ ｙ 联结方式、零序 或开口三角等多种联结方式， 可供选择、取舍或任意 组合， 以适应计量、测量、保护不同的要求。根据用途 选用不同的传感器。
高压侧电流， 它的电流范围是变压器的一次测空载
电流至 １．５ 倍的负载电流， 它的参数要根据变压器 的容量设计。其输出直接供给电流表或电能计量模
块， 进行电流测量或高压电能计量， 误差可以直接测
量或对组成的电能计量装置进行整体测量。
（ ２） 电压测量、电能计量
电压测量、电能计量用电压传感器选用微型电
材 ８ ０００ 元～１５ ０００ 元。
（ ４） 计量装置计出的电量不能直读， 需要乘以电
流互感器和电压互感器的倍率， 给管理工作带来不
便； 而且， 整个电能计量装置的系统综合误差由多台
互 感 器 、电 能 表 、多 根 连 接 导 线 电 阻 、接 点 电 阻 等 多
方面引起。若其综合误差大， 而且在后续安装组合过 程中也会出现人为的不确定因素引起误差就会造成 不能直接测量。
Ｉ
Ｅ ∫ Ｕｏｕｔ
Ｉ 图 ４ 洛可夫斯基绕组原理图 Ｆｉｇ．４ Ｒｏｇｏｗｓｋｉ ｃｏｉｌ ｄｉａｇｒ ａｍ
由于洛可夫斯基绕组的输出电压与电流的时间 导数成正比， 因此需要利用电子线路或数字积分器 对输出电压进行积分， 以得到与一次电流成正比的 信号。输入为变压器的一次电流， 输出电压为 １．６２５ ／ ! ３ Ｖ、３．２５ ／ ! ３ Ｖ、４ ／ ! ３ Ｖ、６．５ ／ ! ３ Ｖ 任选。由 于它没有铁心， 没有铁磁饱和、剩磁等影响， 输出完 全是线性的， 可以提高保护性能。电流达到需要保护 值， 在洛可夫斯基绕组的输出端产生保护电压， 控制 保护单元实施保护。故障保护电流可以根据需要设 定。
变压器与传感器组合的结构及电气原理是在变 压器内部的一次绕组各相靠近中性点处设置一个或 多个满足计量、测量及保护需要的电流传感器， 分别 取出满足计量、测量或保护需要的标准电流信号； 把 变压器的一次绕组看作高压分压器， 在变压器一次 绕组的各相绕组靠近中性点处抽出相应的分压绕 组， 分压绕组的输出端连接微型电压传感器， 取出满 足计量、测量或保护需要的标准电压信号。微型电流 传感器、微型电压传感器安装在变压器中性点处， 正 常情况在低电压下工作。为了防止线路故障状态下 中性点出现的高电压和电网中系统过电压的冲击， 提高安全运行系数， 要按照变压器的电压等级对微 型传感器进行高压绝缘处理， 实现高低压隔离， 使其 能够承受系统工作电压。传感器的输出连接电压表、 电流表显示数值， 连接计量单元实现高压电能计量， 连接保护控制单元实现保护功能。电流、电压传感回 路电气原理图见图 １。
ｉ（ｔ）＝ＫＩｉＴ（ｔ）
（ ３）
式中 ｉ（ｔ）— ——流过变压器主回路的电流
ｉＴ（ｔ）— ——流过电流互感器二次测的电流
ＫＩ— ——电流互感器的变比
ｕ（ｔ）＝ｉＴ（ｔ）ＲＬ＝
ｉ（ｔ） ＫＩ
ＲＬ
式中 ｕ（ｔ）— ——送入电能计量单元的电流等效电压
ＲＬ— ——负载电阻
贯穿式微型电流互感器的输入电流为变压器的
Ａ
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Ｃ
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Ｂ
Ｃ
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１
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Ｓ１ Ｓ２ Ｓ１ Ｓ２ Ｓ１ Ｓ２ （ａ）电 流 传 感 器
ａＯＢ ＯＣＯ （ｂ）电 压 传 感 器
图 １ 信号传感电气原理图 Ｆｉｇ．１ Ｅｌｅｃｔｒ ｉｃ ｄｉａｇｒ ａｍ ｏｆ ｓｉｇｎａｌ ｓｅｎｓｉｎｇ ①变压器一次绕组 ②电流传感器 ③电压传感器
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（ ５） 组合后的高压电能计量装置各相关元件之 间相互兼容性差， 负载特性差， 误差曲线不好， 电能 计量装置的启动电流大， 低负荷漏计电量大。
（ ６） 变压器外部连接计量、测量、保护装置， 外露 线多， 易发生窃电现象。为了防止窃电， 需另外增加 防窃电设施及人力管理。
３ 变压器与传感器组合的工作原理、结构及 制造方法
或对组成的电能计量装置进行整体测量。
（ ３） 保护电流的取样
保护电流的取样采用洛可夫斯基绕组替代电磁
式电流互感器， 电器原理图见图 ４。它是依据电磁感
应定律和安培环路定律。当被测电流沿轴线通过绕
组时， 其输出电动势：
Ｅwk.baidu.comｔ）＝Ｍ
ｄＩ ｄｔ
（ ５）
式中 Ｍ— ——互感系数， 与绕组匝数 Ｎ、面积 Ｓ 成正比
（ ２） 互 感 器 运 行 时 二 次 带 有 ３０ＶＡ～８０ＶＡ 的 固
定负荷及 ８Ｗ 以上的自身损耗， 每个计量点至少用
４ 台以上的互感器， 由式（ １） 可以计算出， 每个 １０ｋＶ
电压等级计 量 点 每 年 耗 电 １ ８１９ｋＷ·ｈ～４ ２１３ｋＷ·ｈ，
损 耗 电 费 １ １８２ 元～２ ７３８ 元 （ 电 费 按 ０．６５ 元 ／ｋＷ·