具有測溫功能的電壓互感器校驗儀設計與應用

劉 罡，周 浩，姜春陽，曾 輝

（1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.中國電力科學研究院，湖北 武漢 430074）

0 引言

電壓互感器校驗為測量標準電壓互感器和被檢電壓互感器之間誤差的試驗裝置，其控制面板可以顯示互感器比值誤差和相位誤差。根據JJG 1021—2007《電力互感器檢定規程》與JJG 314—2010《測量用電壓互感器檢定規程》規定，試驗溫度亦需滿足要求［1-2］，因此即時溫度的采集和讀取顯得尤為重要。然而，由于現場試驗條件所限或試驗人員疏忽等原因，測量溫度常出現試驗后進行補記的現象，導致誤差數據可信度降低。

為解決上述問題，提出一種具有溫度測量功能的電壓互感器校驗儀裝置，從校驗儀供電回路引入電源對電子式溫度計供電，將電子式溫度計嵌入互感器校驗儀中，使得試驗人員在進行誤差讀取的同時得到現場的即時溫度，使得到的誤差數據更加準確。

1 裝置整體分析

裝置主要由傳統的電子式互感器校驗儀和溫度測量裝置組成，其系統接線如圖1 所示。系統采用低端測差線路，電子式互感器校驗儀供電回路V 與標準電壓互感器二次側a0和x0并聯，測差回路ΔV與標準電壓互感器二次側x0、被檢電壓互感器二次側x相連，標準電壓互感器二次側a0與被檢電壓互感器二次側a相連。溫度測量裝置并聯接入到校驗儀供電回路V 中，正常試驗時溫度測量裝置輸入電壓保持在，經過分壓電路降壓以及整流濾波電路和穩壓電路得到+5V 直流電壓對溫度測量裝置內部電子式供電。

圖1 裝置的系統接線

2 溫度測量裝置硬件設計

溫度測量裝置主要由電阻電容分壓電路、單相橋式整流濾波電路、穩壓電路以及電子式溫度計組成［3］，其硬件結構如圖2 所示。

圖2 測溫裝置的硬件結構

2.1 阻容分壓電路

阻容分壓電路結構如圖3 所示。該電路將電壓互感器二次側產生的電壓通過分壓輸出12V 直流電壓。電路主要由分壓電阻R1、R2和分壓電容C1、C2組成，須滿足R1C1=R2C2。同時須考慮當其中某一電阻發生短路時短路電流較小且選用常用規格電阻和電容，通過驗證電阻R1設計值為4 kΩ，R2為1 kΩ，電容C1設計值為500 pF，C2為2 000 pF，輸入端UI額定電壓為交流57.7 V，通過分壓電路降壓得到約12 V 交流電壓U0。

2.2 整流濾波電路

整流濾波電路主要由橋式整流電路、濾波電容和負載電阻組成，結構如圖4 所示。橋式整流電路中D1—D4 為1N4007 型整流二極管，由于二極管的單向導通特性可將交流電壓變為不平滑直流電壓，經濾波電容C0濾波后變為平滑直流電壓。由于輸出端實際接阻性負載7805 電路，故實際設計時負載電阻R0可不接。

圖3 阻容分壓電路

圖4 整流濾波電路

2.3 穩壓電路和電子式溫度計

三端集成穩壓電路7805 和電子式溫度計的電路結構如圖2 所示。7805 的輸入端與整流濾波電路相連，實際使用時，中間可串聯一導通二極管防止輸入端加載反方向電壓燒壞7805，輸出端與電子式溫度計相連。電子式溫度計可選用TEP11 型電子式溫度計，其工作溫度范圍為-50～200 ℃，保證在現場極端溫度條件下試驗溫度的正常顯示。另外，在實際使用時可在7805 背面加上散熱片防止其過熱燒壞［4］。

3 電子式互感器校驗儀的檢定

為驗證傳統的電子式互感器校驗儀本身的計量性能，采用0.2 級HESH 型互感器校驗儀整體檢定裝置對該電子式互感器校驗儀的計量性能進行檢定，檢定項目和結果如表1 所示，試驗結果滿足JJG169—2010《互感器校驗儀檢定規程》2 級電子式互感器校驗儀的要求［5］，證明該電子式互感器校驗儀可開展現場電壓互感器的試驗。

表1 電子式互感器校驗儀的檢定項目及結論

4 實際條件下的試驗結果及分析

為驗證該電壓互感器校驗儀在不同現場條件下的性能，選取不同時間不同電壓等級變電站進行驗證性試驗。

4.1 夏季220 kV 電容式電壓互感器試驗

為驗證高溫條件下本裝置的校驗性能，選取某220 kV 變電站1 號母線0.2 級電壓互感器進行驗證性試驗，選取的標準器及配套設施如表2 所示，依據JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規程》 對A、B、C三相分別進行誤差試驗［6］，功率因數取0.8，試驗結果如表3 所示。JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規程》 規定0.2 級電壓互感器比值誤差應小于0.2%，相位誤差應小于10′，由表3 可知比值誤差最大值為-0.054%，相位誤差最大值為5.1′，滿足規程要求。試驗結果表明本裝置在高溫條件下性能良好。

表2 標準器及配套設備信息

4.2 冬季500 kV 電容式電壓互感器試驗

為驗證低溫條件下本裝置的校驗性能，選取某500kV 變電站1 號主變壓器電壓互感器進行驗證性試驗，選取的標準器及配套設施如表4 所示，依據JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規程》 對A、B、C三相分別進行誤差試驗，功率因數取0.8，試驗結果如表5 所示。JJG 1021—2007 《電力互感器檢定規程》 規定0.2 級電壓互感器比值誤差應小于0.2%，相位誤差應小于10′，由表5 可知比值誤差最大值為0.077%，相位誤差最大值為3.2′，滿足規程要求。試驗結果表明本裝置在低溫條件下性能良好。

表3 夏季220 kV 電容式電壓互感器三相試驗結果

表4 標準器及配套設備信息

表5 夏季500 kV 電容式電壓互感器三相試驗結果

5 結語

提出一種具有溫度測量功能的電壓互感器校驗儀裝置，對其中溫度測量裝置進行設計，給出阻容分壓電路、整流濾波電路、7805 穩壓電路以及電子式溫度計的結構圖。采用0.2 級互感器校驗儀整體檢定裝置對本裝置進行誤差檢定，滿足2 級電子式互感器校驗儀要求，可以開展現場檢定。在夏季和冬季分別對某220 kV 和某500 kV 變電站電容式電壓互感器進行驗證性試驗，試驗結果正常，溫度顯示功能良好。