多繞組電壓互感器二次負(fù)荷配置原則

王洪菲

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司蚌埠供電公司，安徽蚌埠，233000）

0 引言

在很多電子設(shè)備之中，傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置無(wú)法滿足微型電子要求，微型保護(hù)裝置被廣泛應(yīng)用。但在應(yīng)用過(guò)程中，繞組回路負(fù)荷降低，若更換裝置，則不會(huì)更換傳統(tǒng)互感器，互感器不匹配會(huì)影響電壓的穩(wěn)定性，致使其負(fù)荷出現(xiàn)偏差。基于二次負(fù)荷配置原則分析，通過(guò)科學(xué)的試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜆?gòu)建，可對(duì)誤差進(jìn)行計(jì)量，并盡可能減少其出現(xiàn)偏差的情況。為減少運(yùn)載誤差，基于繞組電壓互感器的二次負(fù)荷配置的情況，對(duì)其影響機(jī)理進(jìn)行分析，并通過(guò)試驗(yàn)手段，了解二次負(fù)荷配置原則。

1 互感器二次負(fù)荷模型分析

圖1 單相三繞組互感器模型圖

基于模型構(gòu)建的方法計(jì)算誤差，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)影響機(jī)理的分析，構(gòu)建二次負(fù)荷配置原則。多繞組互感器基本配置包括剩余電壓繞組、二次繞組、一次繞組。二次繞組主要的功能在于測(cè)控、保護(hù)，由于剩余電壓繞組不存在磁場(chǎng)，構(gòu)建模型時(shí)不對(duì)其進(jìn)行考慮。基于多繞組的耦合性分析，模型中的任意繞組發(fā)生改變，是否會(huì)對(duì)誤差造成影響[1]。

在電磁模型構(gòu)建時(shí)，以單項(xiàng)三繞組互感器結(jié)構(gòu)為載體，構(gòu)建基礎(chǔ)模型。在模型中對(duì)各繞組進(jìn)行數(shù)字編號(hào)，并對(duì)匝數(shù)N進(jìn)行明確。繞組中間位置為磁通鐵芯，在模型中對(duì)磁通區(qū)域進(jìn)行了劃分，并進(jìn)行了E編號(hào)。在模型中，對(duì)電壓、電流等各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行讀取、明確，并對(duì)二次負(fù)荷的狀態(tài)進(jìn)行分析。基于電流運(yùn)行的原理，若電壓處于平衡狀態(tài)，可利用模型公式對(duì)物理量進(jìn)行計(jì)算。基于公式的計(jì)算，對(duì)模型變量進(jìn)行分析，闡述不同變量下的二次負(fù)荷特征，并與計(jì)算物理量進(jìn)行對(duì)比，觀察其是否存在明顯誤差，具體模型如圖1所示。

基于模型的構(gòu)建，通過(guò)對(duì)短路阻抗的計(jì)算，分離計(jì)算最終的組合電抗，計(jì)算二次負(fù)荷的阻抗角。

2 測(cè)量結(jié)果及影響機(jī)理分析

互感器誤差通常用比差、角差計(jì)算，基于模型的構(gòu)建，對(duì)模型進(jìn)行分析，可對(duì)誤差因素進(jìn)行明確。按照不同的類(lèi)型，可將其分為兩類(lèi)，一是互感器固有參數(shù)、二是外部環(huán)境參數(shù)，減少互感器勵(lì)磁電流是減少誤差的重要方法，基于外部的環(huán)境分析，需要盡可能明確額定電壓、二次電荷，保持其穩(wěn)定性[2]。

2.1 空載繞組計(jì)量誤差分析

空載過(guò)程中，三繞組退化，成為兩繞組互感器。若負(fù)荷為感性，繞組以及組合電抗的存在會(huì)對(duì)組端電壓產(chǎn)生劇烈的影響。若不對(duì)比差進(jìn)行補(bǔ)償，則會(huì)呈現(xiàn)出負(fù)值，如若二次負(fù)荷增大，其負(fù)值也就越大。在匝數(shù)補(bǔ)償過(guò)程中，滿足誤差補(bǔ)償要求，計(jì)算誤差大小與二次負(fù)荷之間的關(guān)系，了解其變化規(guī)律。對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償測(cè)試，實(shí)際負(fù)荷若太小，誤差接近正限值，若負(fù)荷過(guò)大，誤差則接近負(fù)限值。

2.2 帶載繞組計(jì)量誤差分析

基于模型的構(gòu)建以及分析，若傳感器處于帶載情況時(shí)，對(duì)其誤差進(jìn)行計(jì)算以及分析。該模型中，二次負(fù)荷保持穩(wěn)定，基于繞組帶載情況分析，其負(fù)荷程度加大。阻抗變小等效阻抗也會(huì)隨之降低，傳感器端口分壓能力降低，誤差出現(xiàn)明顯偏移。若此過(guò)程中實(shí)際負(fù)荷加大，其偏移效果也會(huì)明顯增強(qiáng)，若實(shí)際負(fù)荷降低，則偏移效果也會(huì)出現(xiàn)明顯的降低。基于耦合性的影響分析，基于不同型號(hào)的互感器開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，對(duì)額定繞組、計(jì)量繞組、保護(hù)繞組等進(jìn)行明確，在帶載的情況下逐漸增加傳感器繞組值，對(duì)最終的計(jì)量誤差進(jìn)行明確。其試驗(yàn)結(jié)果與分析結(jié)論呈現(xiàn)出一致性，誤差變化也比較明顯。

2.3 二次負(fù)荷計(jì)量誤差影響機(jī)理

在電磁模型中，重點(diǎn)考慮繞組之間的電磁耦合關(guān)系，基于負(fù)荷值變化對(duì)運(yùn)行誤差所產(chǎn)生的影響，對(duì)誤差特征進(jìn)行全面分析，了解影響計(jì)量誤差的各項(xiàng)因素以及物理量的變化程度。準(zhǔn)備參數(shù)相同的互感器設(shè)備，保護(hù)繞組額定二次負(fù)荷不等，計(jì)量繞組二次負(fù)荷相同，對(duì)誤差值進(jìn)計(jì)算、明確。基于誤差影響機(jī)理分析，計(jì)量繞組負(fù)荷若相同，保護(hù)繞組負(fù)荷會(huì)增加，誤差的分布區(qū)間也會(huì)逐漸加大，致使控制誤差的能力降低。基于負(fù)荷控制過(guò)程中對(duì)繞組的額定負(fù)荷的明確，其會(huì)呈現(xiàn)出負(fù)偏移的變化態(tài)勢(shì)，上限誤差與計(jì)量繞組下限負(fù)荷計(jì)算，若保護(hù)繞組處于空載環(huán)境下，則二者呈現(xiàn)出明顯的正偏移情況[3]。

在此試驗(yàn)過(guò)程中，若對(duì)互感器的保護(hù)額定繞組值進(jìn)行明確，在不同的運(yùn)行狀態(tài)下對(duì)其誤差值進(jìn)行分析，若互感器繞組處于滿載的情況，其誤差絕對(duì)值均在0.12%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了偏差規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。若其處于輕載的環(huán)境中，其試驗(yàn)結(jié)果也大致相同。這就表示，裝置變更導(dǎo)致其出現(xiàn)明顯的誤差，誤差控制能力極大程度降低，甚至在個(gè)別情況下還會(huì)出現(xiàn)超差現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了互感器的穩(wěn)定性與有效性，無(wú)法滿足具體的工作需求。

2.4 互感器二次負(fù)荷配置原則

基于誤差機(jī)理與誤差試驗(yàn)的分析，對(duì)二次負(fù)荷配置原則進(jìn)行了明確。首先，基于工程改造、裝置更換的情況，在負(fù)荷配置過(guò)程中，計(jì)量繞組選型需強(qiáng)大，其負(fù)荷值要適中，不以過(guò)大。在數(shù)字電子設(shè)備發(fā)展過(guò)程中，電子二次負(fù)荷最優(yōu)化，其負(fù)荷值逐漸減少。傳統(tǒng)對(duì)功率進(jìn)行計(jì)量的方法應(yīng)用4塊感應(yīng)式電能表，在技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境下，僅僅應(yīng)用1塊電子表便能測(cè)試最終的功率。計(jì)量過(guò)程中的回路處于獨(dú)立的狀態(tài)，并不需要二次設(shè)備支持其工作，其二次負(fù)荷回路也會(huì)極大程度降低。但若在此過(guò)程中繞組負(fù)荷過(guò)大，其負(fù)荷率也會(huì)降低，出現(xiàn)嚴(yán)重的正偏差。所以，有關(guān)部門(mén)需要對(duì)其計(jì)量繞組進(jìn)行科學(xué)選型，對(duì)二次負(fù)荷率進(jìn)行控制，避免其過(guò)大造成的互感器偏差[4]。

基于誤差機(jī)理的試驗(yàn)，對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行分析，由于保護(hù)繞組二次負(fù)荷會(huì)對(duì)最終的誤差產(chǎn)生影響。基于保護(hù)繞組的選型，要盡可能避免其過(guò)大，以科學(xué)的選型，降低其誤差。微型保護(hù)改變了傳統(tǒng)繼電保護(hù)模式，二次負(fù)荷值有效的數(shù)值，若選型負(fù)荷值過(guò)大，會(huì)造成十分嚴(yán)重的誤差，降低其互感能力、控制能力。若應(yīng)用的互感器為線路型互感器，在二次負(fù)荷配置時(shí)，僅僅滿足設(shè)備的容量即可，若同時(shí)需要為其它的裝置提供二次電壓，額定功率需要適當(dāng)?shù)募哟蟆?guó)家頒布相關(guān)規(guī)范，繞組傳感器配置二次負(fù)荷參數(shù)為75VA。很多地區(qū)在互感器二次負(fù)荷配置過(guò)程中，制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)負(fù)荷值進(jìn)行了明確的規(guī)定，盡可能減少其誤差。但在具體應(yīng)用過(guò)程中，需要結(jié)合實(shí)際的情況，對(duì)其進(jìn)行變更，并基于二次負(fù)荷配置的原則，減少其出現(xiàn)誤差的情況，使其可穩(wěn)定運(yùn)行。例如，某電力改造工程中應(yīng)用以上原則對(duì)二次負(fù)荷進(jìn)行配置，極大程度減少了誤差的產(chǎn)生，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 二次負(fù)荷配置改造額定負(fù)載誤差

基于二次負(fù)荷配置原則的明確，并嚴(yán)格按照工程改造規(guī)范，基于改造前與改造后的數(shù)值對(duì)比，其誤差被極大程度減少，誤差控制能力也極大程度提升。所以，基于改造工程互感器二次負(fù)荷配置原則應(yīng)用，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。

3 結(jié)論

二次負(fù)荷額定值會(huì)受到各種因素影響，實(shí)際測(cè)量誤差會(huì)嚴(yán)重影響電壓互感器的穩(wěn)定性。基于多繞組二次負(fù)荷配置原則的應(yīng)用，可在改造工程、裝置更換過(guò)程中保障其穩(wěn)定性。在此，額定負(fù)荷與計(jì)量誤差存在正相關(guān)，通過(guò)合理的選型，科學(xué)的配置方法，可降低互感器的誤差，改善電壓互感器在改造過(guò)程中出現(xiàn)的正偏移情況。