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        淺析電磁式電壓互感器誤差原因

        2018-05-14 09:06:08張潔朱豆華肖玲朱琦
        絲路視野 2018年12期
        關鍵詞:電壓互感器電磁式誤差

        張潔 朱豆華 肖玲 朱琦

        【摘要】本文分析了由額定容量不足、低額定功率因數(shù)、諧波、過電壓、熱動作等引起的誤差特性的惡化,并提出了相應的政策建議,為防止電磁電壓互感器的誤差特性的隱形劣化提供了參考。

        【關鍵詞】電磁式;電壓互感器;誤差

        電磁式電壓互感器(TV)是計量電能的重要裝置。在某些情況下,在實際條件下運行的TV,其誤差可能遠遠大于相關規(guī)定的允許值。在使用TV的過程中,往往會忽視上述因素,導致TV的誤差特性被進一步惡化,然而,相關人員并沒有意識到這就是所謂的TV隱形惡化。因此,為了減小測量誤差引起的功耗,采用其他改進措施,進一步惡化了TV的誤差特性。

        一、電磁式電壓互感器基本內容

        電磁電壓互感器的工作原理、結構和連接方法與變壓器的工作原理相同。主要的區(qū)別是電壓互感器的容量很小,通常只有幾十到幾百伏安。第一,電壓互感器的一次側電壓(電網(wǎng)電壓)不受變壓器二次側負荷的影響,在大多數(shù)情況下,二次側負荷是恒定的。第二,電壓互感器的二次側所接的負荷是側量儀表和繼電器的電壓線圈,電壓互感器的阻抗非常大。因此,電壓互感器的正常運行方式接近無負載狀態(tài)。必須指出,電壓互感器的一次側不允許出現(xiàn)短路,因為短路電流很大,將燒壞電壓互感器。

        二、電壓互感器分類

        (1)按安裝地點可分為戶內式和戶外式。35kV及以下多制作為戶內式,35kV以上為戶外式。

        (2)根據(jù)相數(shù)能夠分為單相以及三相式,35kV及以上不能制成三相式。

        (3)根據(jù)絕緣方式,可分為干式、澆注式、油浸式和充氣式。干式絕緣膠壓變壓器結構簡單,無火災、爆炸危險,但絕緣強度低,僅適用于6kV以下的室內安裝。澆注式電壓互感器結構緊湊,易于維護。適用于3kV至35kV的室內分布。油浸電壓互感器的絕緣性能良好,可用于10kV以上的室外配電設備,并可在SF6全封閉式電氣設備中使用充氣電壓互感器。

        三、TV誤差特性惡化的原因

        (一)電力系統(tǒng)過電壓

        電力系統(tǒng)中存在的形式各異的電感元件(變壓器、TV、發(fā)電機、消弧線圈等)與各式的電容(對地、相間電容,補償用的串,高壓設備的寄生電容等),可能會形成振蕩回路。當滿足某些條件時,會產(chǎn)生諧振現(xiàn)象,并形成諧振過電壓。一般來說,諧振過電壓的原因主要包括:一方面,過電壓是由操作或故障產(chǎn)生的,另一方面,當諧振條件被破壞時,容易產(chǎn)生過電壓。此外,在中性點無接地系統(tǒng)中,當傳輸線斷開時,系統(tǒng)容易產(chǎn)生諧振過電壓,斷路器不全相運行,熔斷器斷開。電力系統(tǒng)中單相接地故障的發(fā)生引起非故障相電壓的上升,在一定程度上可能超出線路電壓的三角形,然后可能出現(xiàn)中性點位移或不穩(wěn)定。在系統(tǒng)中,當單相接地電弧熄滅時,中性點的不穩(wěn)定電壓由電視核心飽和度啟動。當條件可用時,所有這些現(xiàn)象都可能導致嚴重的電TV過度。對于中性點無接地系統(tǒng),當發(fā)現(xiàn)單相短路接地時,故障的運行時間將超過2小時,在一定程度上,會造成電視上的超差,當過熱嚴重時,設備就會損壞。

        (二)諧波

        在電力網(wǎng)中,因為大容量電力整流設備、換流設備和系統(tǒng)中一些非線性負載的接入,在一定程度上造成了系統(tǒng)的諧波。電磁感應式TV在運行中因為原、副邊有著漏阻抗以及電容,還有副邊負載存在附加誤差等,當達到高次諧波條件的時候,當TV鐵芯產(chǎn)生不飽和的情況,或一次繞組的漏抗很小,誤差特征將繼續(xù)在一定程度上惡化。TV誤差隨正弦波畸變率的增大而非線性地增加。同時,對TV誤差的偶次諧波的影響程度遠遠大于奇次諧波影響。如果TV在諧波環(huán)境中運行,它的誤差特征不能通過接線方式來降低。通過對諧波進行多年的測試和比較,發(fā)現(xiàn)諧波注入電力系統(tǒng)時,電壓畸變程度與該點的短路容量和運行方式符合數(shù)學的反比關系。

        (三)熱作用

        若熱作用的影響時間太長,則會在一定程度上降低TV鐵芯的磁導率,進一步惡化其誤差特征。如果TV的運行時間超過5年,一般狀況下鐵芯的各種損耗均是以熱能的形式揮發(fā)。如果熱作用的影響時間過長,鐵芯的磁導率會進一步降低,誤差將為負,甚至出現(xiàn)超差。

        (四)TV的實際功率因數(shù)比較低

        電壓線圈功率因數(shù)的值是感應式三相電能計的0.2到0. 3。然而,在電子電能表中,由于經(jīng)過小型的TV作隔離以及采樣,進一步黑醋栗電壓回路,因此功率因數(shù)通常在0.3到0.5之間。此外,在系統(tǒng)中由于感性負荷的接入,在整個電壓二次回路中,電子式電能表的功率因數(shù)通常在0.3左右。

        四、結語

        在允許誤差范圍內,保證TV的平穩(wěn)運行,通常有以下策略:(1)選擇科學合理的TV連接方式。當條件允許時,通過計量變電站的電能,運用專用的TV二次繞組,就TV繞組———負載接線的方法實行單一的處理,很容易計算出TV功率因數(shù)以及容量。(2)為了避免對設備產(chǎn)生諧振損傷并造成事故,在TV的二次回路中,選用電容補償方法是很慎重的。(3)為了避免用戶向電網(wǎng)輸送諧波,需要對電網(wǎng)諧波進行管理。(4)通過合理的措施消除過電壓。

        參考文獻

        [1]本刊編輯部.淺談中壓電流互感器常見問題———對中壓電流互感器運行經(jīng)驗與體會[J].電氣工程應用,2017(03):29~32.

        [2]樂健,柳永妍,李瓊林,余曉鵬,劉開培.電容式電壓互感器諧波測量誤差試驗技術[J].電力系統(tǒng)自動化,2016,40(08):108~113.

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