任麟東 劉 剛 雷國賜

（1.貴州大學電氣工程學院，貴陽 550000；2.國家電網四川省電力公司計量中心，成都 610000； 3.電子科技大學，成都 610000）

目前國內大量的三相組合互感器用于關口計量，其中三相組合互感器又以三元件三相組合互感器使用較為廣泛。國內廠家在設計三元件三相組合互感器時常在電壓一次側采用Yy0 的接線方式，即一次側不帶中性點抽頭N，而少部分廠家在電壓一次側采用Y0y0 的接線方式，即一次側帶中性點抽頭N。國家相關部門于2004年8月1日實施的JB/T 10432—2004《三相組合式互感器》標準中明確規(guī)范了三相組合互感器的試驗方法[8]，指出：三相組合互感器的誤差試驗、溫升試驗及相互干擾試驗均應在施加三相電壓和三相電流的情況下進行。而目前國內因各生產廠家或國內各級測試機構均沒有適用于該項目的檢定裝置，因而仍然沿用單相法檢定三相組合互感器。而用單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器不僅不符合國家的相關標準的要求，也不滿足誤差檢定的原理，因此采用單相法檢定對其電壓誤差存在較大的影響。

1 三元件三相組合互感器電壓一次側接線方式

三元件三相組合互感器，即將三個電壓互感器和三個電流互感器封閉在一個空間內。國內廠家設計三元件三相組合互感器的電壓一次側時常采用Yy0 和Y0y0 兩種接線方式，其中又以Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器使用最為廣泛。Yy0 接線方式三元件三相組合互感器即一次側不帶中性點抽頭N 如圖1所示。這樣設計目的是一次側中性點抽頭N 在實際的安裝時并不會使用，為節(jié)省成本而采用Yy0 接線方式。Y0y0 接線方式的三元件三相組合互感器即一次側帶中性點抽頭N 如圖2所示。

圖1 一次側不帶中性點抽頭Yy0 連接方式

圖2 一次側帶中性點抽頭Y0y0 接線方式

2 單相法檢定Yy0 接線方式三元件三相組合互感器不足

采用單相法檢定三相組合互感器存在以下不足：①單相法檢定電流互感器是在低壓狀態(tài)下實施檢測，而組合互感器中的電流互感器是工作在高壓的狀態(tài)下；②單相法檢定三相組合互感器沒能考慮其內部電磁場對誤差的影響；③單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器，線路中不可避免會將一次側兩個繞組串聯，電壓和負載由兩個繞組共同承擔，因此每個繞組上的電壓和負載不是額定值[6]。

根據電壓互感器檢定規(guī)程電壓互感器誤差檢定采用如圖3的接線方式，即一個標準電壓互感器對應一個被試電壓互感器檢定其電壓誤差。單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器的電壓誤差檢測接線如圖4所示，由圖可知在檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器A 相電壓誤差時，由于被試一次側無中性點抽頭N 其不可避免串入A、B 兩相兩個繞組，以A 相為高端以B 相為低端接入。而對應二次側則以a 為高端，以b 為低端。這樣的誤差接線方式即將A、B 兩相兩個一次側串聯，二次側兩個繞組串聯。當采用單相法檢定時，加載的額定電壓和額定負載均是加載在兩相繞組上，因此 每一相繞組實際的獲得的實際電壓值和負載值均不是額定值。因此采用單相法檢定的Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器并不能真實的反應各相電壓互感器的真實誤差[4]。

圖3 單相法檢定電壓互感器

圖4 單相法檢定三元件組合互感器電壓誤差接線圖

3 三相法檢定三元件三相組合互感器

三相法是模擬三元件三相組合互感器實際工作狀態(tài)，同時對三相加載電流和電壓的情況下對其進行檢定[8]，三相法原理框圖如圖5所示[1]。其檢定三元件三相組合互感器電壓誤差的接線圖如圖6所示。由圖可知當采用三相法檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器時，每一相電壓互感器均對應有相應的標準互感器[5]，避免一次、二次側串入多個繞組。實驗時對A、B、C 三相同時加載電壓、電流進行誤差測試，即保證三相組合互感器在模擬工況下進行誤差檢定獲得相互影響的誤差數據，又避免單相法多串入繞組的情況。由此可見三相法檢定三元件三相組合互感器所取得的誤差數據才更加真實可靠。

圖5 三相法原理框圖

圖6 三相法檢定三元件三相組合互感器 電壓誤差接線圖

4 單相法和三相法試驗對比

基于三相互感器校驗平臺[3]，對一組電壓等級為0.2 級的Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器分別在單相法與單相法下進行電壓誤差試驗[2]，對比其試驗結果。

4.1 單相法電壓誤差試驗

將Yy0 接線方式的三元三相組合互感器按照圖4所示接線，電壓誤差所得比差、角差數據如曲線圖7、圖8所示。圖7表明AB、BC、CA“三相”的比差曲線均為一條平緩的曲線，數值在-0.14 左右。圖8表明AB、BC、CA“三相”的角差曲線均為一條平緩的曲線，其值在1～2 的范圍內。

圖7 單相法電壓誤差比差曲線圖

圖8 單相法電壓誤差角差曲線圖

4.2 三相法電壓誤差試驗

圖9 三相法電壓誤差比差曲線圖

圖10 三相法電壓誤差角差曲線圖

將Yy0 接線方式的三元三相組合互感器按照圖6所示接線，電壓誤差所得比差、角差數據如曲線圖9、10 所示。圖9表明A、B、C 三相比差曲線，A、B 相為-0.2 左右平緩曲線，C 相為-0.3 左右平緩 曲線。由此可知單相法的“三相”比差曲線比三相法的三相比差曲線均有增加，向正向偏移。圖10表明A、B、C 三相角差曲線A 相為在4 左右的平緩曲線，B 相為-4 左右的平緩曲線，C 相為-2 左右的平緩曲線。

5 理論分析

由試驗結果可知，三相法檢測Yy0 接線方式的三相組合互感器所獲得的電壓誤差更大。如比差在-0.2 左右、角差為5、1、-5。而單相法測出的電壓誤差在三相比差都在0.1 左右，角差為2、1、2。因此可知單相法與三相法獲得的比差數據是在由負向正向偏移。

根據誤差接線圖4可知單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器由于一、二側分別串入了兩個繞組，則可以講這兩個串聯的繞組看成一個繞組，但其線圈匝數增加了1 倍即增大了被試電壓互感器的阻抗[5]。三相法檢定則沒有這一影響。

通過電壓互感器等值電路圖判斷繞組線圈匝數增加，對電壓互感器是什么影響。電壓互感器等值電路圖如圖11所示[7]。Z1為一次線圈阻抗，Z2′為折算至一次的二次阻抗，Zm為激磁阻抗。

圖11 電壓互感器的等值電路圖

其電壓誤差：

一次電動勢平衡方程：

二次電動勢平衡方程：

將式（3）、式（4）代入式（2）可得

將式（5）帶入式（1）可得：

結合試驗結果，可知采用單相法檢定Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器，其接線方式不可避免的增大其繞組的匝數，從而導致其電壓誤差由負向正向偏移，這就導致在負數區(qū)域內電壓誤差值更小，因此單相法不能反映Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器的真實誤差。三相法避免了這一錯誤因而獲得的電壓數據為向負向偏移，所以其電壓誤差值得絕對值就偏大。

6 結論

采用單相法檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器會使被試一次、二次側分別多串聯入一個繞組，繞組線圈匝數增加，電壓誤差由負向正向偏移，因此不能真實的反應每一相電壓互感器的真實誤差。而采用三相法檢測Yy0 接線方式的三元件三相組合互感器可以避免這一影響，真實的反應出每一相電壓互感器的實際誤差，從而保證電能貿易結算的公平公正性。

[1] 蔣衛(wèi),楊華云,江波.高壓三相組合互感器三相檢定方法及其實現研究[J].電測與儀表,2011,48(7): 46-49.

[2] 劉鹍,蔣映霞.三相組合互感器兩種檢定方法的比較研究[J].四川電力技術,2010,33(1): 79-81.

[3] 沈效宏,焦鵬,代新建.組合互感器影響量的測試[J].農村電氣化,2014(4): 28.

[4] 翁磊.三相三線制計量回路電壓互感器二次電壓降計算方法[J].絕緣材料,2008,41(4): 65-66,70.

[5] 張能,廖慧敏,吳永云,等.三相組合互感器檢定裝置研究[J].自動化與儀器儀表,2012(4): 41-43.

[6] 張有順,馮井崗.電能計量基礎[M].北京: 中國計量出版社,1996.

[7] 吳安嵐.電能計量基礎及新技術[M].北京: 中國水利水電出版社,2004.

[ 8 ] 2 0 0 4 ,JB /T 10432.三相組合互感器[S].