一种间接测量电压互感器二次回路电压降的方法_李固

电站中１０ ｋＶ 系 统 计 量 装 置 的 二 次 电 压 线 长 度 不 超过５０ ｍ，１１０ ｋＶ 系统计量装置的二次电压线长 度 不 超 过 １００ ｍ。
１０ ｋＶ 系 统 计 量 装 置 二 次 导 线 阻 抗 Ｚ１ ≈０．３５ Ω；１１０ ｋＶ 系统计量 装 置 二 次 导 线 阻 抗 Ｚ１≈０．７０ Ω。
收 稿 日 期 ：２０１４－０６－１３ 修 回 日 期 ：２０１４－０９－２８
截 面 积 不 小 于２．５ ｍｍ２ ， 且 电 能 表 也 由 感 应 式 机 械 表更换成了电子 式 电 能 表 （内 阻 大、 消 耗 负 荷 小）。 在此条件下，现场实测中发现 ＶＴ 二次回路电压降 及由此压 降 产 生 的 误 差 绝 大 多 数 都 处 于 合 格 范 围 内，且数值较小 。 ［１－１３］ 在此 背 景 下，ＶＴ 二 次 回 路 电压降的周期定检的意义实质上在于了解电压二次 回 路 的 阻 抗 （绝 对 值 ， 非 相 对 值 ）是 否 会 因 各 种 外 界 因素而有较大幅度的增大。
行过程中变化 比 较 大， 是 导 致 Ｚ 和 ΔＵ 发 生 变 化 的主要因素。Ｚ３ 取 决 于 电 能 表 的 电 压 取 样 回 路 的 结构和材 质， 在 电 能 表 的 运 行 过 程 中 保 持 恒 定 不
变。
２．２ 二 次 导 线 阻 抗 的 计 算
铜的电阻率ρＣｕ＝１．７５×１０－８ Ω·ｍ。根据变电 站典型设计图 纸 及 实 际 运 行 经 验 可 知，１１０ ｋＶ 变
致范围的方法。
２ 问 题 分 析
２．１ 二 次 回 路 阻 抗 的 构 成 及 其 变 化 规 律
在二次回路 接 线 良 好 的 情 况 下，Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３化规
律为：Ｚ１ 主 要 取 决 于 铜 导 线 的 长 度 和 环 境 温 度， 由于本文讨论的是变电站内的电能计量装置，二次
的视在功率，用伏安值表示 。 ［２－３］
依据图 １， 根 据 欧 姆 定 律 和 电 功 率 的 定 义 可
知，ＶＴ 二次回路阻抗 与 ＶＴ 二 次 回 路 负 荷 的 关 系
为
Ｓｌｏａｄ＝
Ｕ２１ Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３
．
（１）
ＶＴ 二次回路阻抗与 ＶＴ 二次回路压降的关系为
ΔＵ＝Ｕ１－Ｕ２＝ （Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３）Ｉ－Ｚ３Ｉ＝
导线几乎全程处于室内或地下电缆沟内，温度变化
较小。在常 温 范 围 内 铜 的 电 阻 率 温 度 系 数 大 概 是
３．９３ ×１０－４，相 对 比 较 小， 在 运 行 过 程 中 可 认 为
其保持恒定。Ｚ２ 的 大 小 主 要 受 接 触 件 材 料、 正 压 力、表面状态、使用电压和电流等因素影响，在运
１ 二 次 回 路 电 压 降
１．１ ＶＴ 二 次 回 路 电 压 降 的 本 质 由欧姆定律可知，ＶＴ 二 次 回 路 电 压 降 的 本 质
是由于电压二次回路上存在阻抗。当二次回路上的 阻抗相对于电能表内阻抗大于某个比例时，则二次 回路上的电压降将超过合格范围，在检测中体现为 超差。 １．２ ＶＴ 二 次 回 路 阻 抗 的 来 源
时，ＶＴ 二次负荷和 ＶＴ 二次回路压降存在着对应的关系，可以通过测量二次负荷值来 了 解 二 次 回 路 阻 抗 值 ， 进
而推算 ＶＴ 二次回路压降值。基于此，推导出了用 ＶＴ 二次负荷计算出 ＶＴ 二次回路电压降的公式，并提出 了 通
过分析对比 ＶＴ 二次回路负荷变化大小及趋势，来对 ＶＴ 二次回路压降开展技术监督的工作方法。
电压二次回路为三相四线、电压取额定值 ５７．７ Ｖ， 导线长度取 最 大 值 １００ ｍ， 二 次 导 线 的 阻 抗 Ｚ１ ＝ ０．７０Ω，全电子式多功能表 电 压 回 路 内 阻 Ｚ３ 取 下 限值１００ ｋΩ，则 Ｚ２＝１９９．７０Ω。即 当 接 触 电 阻 小 于１９９．７０Ω 时，ＶＴ 二 次 回 路 压 降 ΔＵ 处 于 合 格
ＶＴ 二次压降亦可判断。
２．５ ＶＴ二次负荷与 ＶＴ二次压降关系的定量计算 由式（１）、式（２）可 以 看 出， 当 端 电 压 已 知 时，
ＶＴ 二次负荷取 决 于 ＶＴ 二 次 回 路 阻 抗， 即 Ｓｌｏａｄ是
Ｚ 的函数：
Ｓｌｏａｄ＝
Ｕ２１ Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３
．
同样 ＶＴ 二次回路压降也取决于 ＶＴ 二次回路
ＬＩ Ｇｕ，ＬＩ Ｃｈｕｎｊｉａｎ，ＦＵ Ｚｉｍｉｎｇ，ＬＩＵ Ｆｅｎ，ＬＩＡＮＧ Ｘｕｃｈａｎｇ，ＹＡＮ Ｊｉｅｆｅｎｇ （Ｆｏｓｈａｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｂｕｒｅａｕ ｏｆ Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｇｒｉｄ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｆｏｓｈａｎ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ ５２８０００，Ｃｈｉｎａ）
ＶＴ 二次回路阻抗的 来 源 包 括： 电 压 互 感 器 的 线圈内阻 Ｚ０、二次导线的阻抗 Ｚ１、回 路 中 的 接 触 阻抗 Ｚ２、以及电 能 表 电 压 元 件 内 阻 Ｚ３［１］。ＶＴ 二 次回路如图１所示。
图 １ 电 压 互 感 器 二 次 回 路
１．３ 二 次 回 路 阻 抗 与 二 次 回 路 负 荷 及 压 降 的 关 系 ＶＴ 二次负荷是指电压 互 感 器 二 次 回 路 所 汲 取
关键词：计量装置；电压互感器；二次压降；接触电阻
中 图 分 类 号 ：ＴＭ４５１
文 献 标 志 码 ：Ｂ
文 章 编 号 ：１００７－２９０Ｘ（２０１４）１２－００８４－０４
Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｄｒｏｐ
接 触， 从 而 使 表 面 电 阻 显 著 下 降。 根 据 ＧＪＢ １０１Ａ—１９９７《耐环境快速分离 小 圆 形 电 连 接 器 总 规 范》所提供的接 触 电 阻 限 定 值 参 考，２．５ ｍｍ２ 的 铜 合 金 接 触 电 阻 上 限 为 ８ ｍΩ［５－６］。
由于接触电阻的非线性变化特征，导致电压二
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｍａｉｎ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ＶＴ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ａｎｄ ｄｉｓｃｏｖｅｒｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎ ｉｓ ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ．Ｗｈｅｎ ｉｍ－ ｐｅｄａｎｃｅ ｏｆ ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ａ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｖａｌｕｅ，ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ＶＴ ｓｅｃ－ ｏｎｄａｒｙ ｌｏａｄ ａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ａｂｌｅ ｔｏ ｌｅａｒｎ ｉｍｐｅｄａｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｙ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｏａｄ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＶＴ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ．Ａ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒｍｕｌａ ｆｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ ｖａｌｕｅ ｏｆ ＶＴ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｄｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ＶＴ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｏａｄ ａｎｄ ａ ｗｏｒｋｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ ｏｎ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ ｏｆ ＶＴ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｃｉｒｃｕｉｔ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｃｈａｎｇｅｓ ａｎｄ ｔｒｅｎｄｓ ｏｆ ＶＴ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｏａｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ；ｖｏｌｔａｇｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｒｏｐ；ｃｏｎｔａｃｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ
２．３ 建 立 数 学 模 型
电子式电能表的电压回路内阻 Ｒ０≥１００Ω，根 据式（１）、式（２），要使二次电压降 ΔＵ 保持在合格 范围 （ΔＵ ≤０．２％ Ｕ１）， 接 触 阻 抗 应 满 足 下 述 条 件［４］：
Ｚ２ ≤－Ｚ１ ＋０．０００．２９９×８Ｚ３ ＝－Ｚ１ ＋４Ｚ９９３ ．
选 择 主 变 压 器 １１０ Ｖ 侧 关 口 计 量 点 为 例， 设
第２７卷 第１２期 ２０１４ 年 １２ 月
广东电力 ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－２９０Ｘ．２０１４．１２．０１７
Ｖｏｌ．２７ Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．２０１４
一种间接测量电压互感器二次回路电压降的方法
李固，李纯坚，傅子明，刘芬，梁旭常，严杰峰
（Ｚ１＋Ｚ２）Ｉ＝
Ｕ１（Ｚ１＋Ｚ２） Ｚ１＋Ｚ２＋Ｚ３
．
（２）
由式（２）可 知，ＶＴ 二 次 回 路 压 降 为 线 路 阻 抗 与 负
载阻抗之比，压降大小与线路阻抗成正比，与负载
阻抗成反比。
当线路阻抗的大小处于某一个合适的大小范围
内，则可以保证二次回路电压降处于合格范围。下
面讨论通过间接了解线路阻抗来确定二次电压降大
由于测试 ＶＴ 二次回路电压降及其误差的工 作 过程存在较大的作业安全风险，耗费的人力物力多 且时间长。因此，本文在研究二次电压回路阻抗与
第 １２ 期
李固，等：一种间接测量电压互感器二次回路电压降的方法
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ＶＴ 二次回路电 压 降、ＶＴ 二 次 回 路 负 荷 之 间 关 系 的基础上，给出一种通过间接测量回路阻抗来了解 ＶＴ 二次 回 路 电 压 降 的 方 法， 这 对 于 提 高 工 作 效 率，降低安全生产风险有非常重要的意义。