电磁式电压互感器

特点

      1.电磁式电压互感器一次侧的电压（即电网电压），不受互感器二次侧负荷的影响，并且在大多数情况下，二次侧负荷是恒定的。

　　2.电磁式电压互感器二次侧所接的负荷是测量仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，因此，它的正常工作方式接近于空载状态。注意：电压互感器二次侧不允许短路，因为短路电流很大，会烧坏电压互感器。

分类

　　1.具有闭合铁心的电磁式电压互感器

　　在这种电压互感器中，一次绕组和二次绕组通常放在一个心柱上，铁心接地。器身放在接地的箱体内。绕组的层数通常很多，层间绝缘是油浸纸，放在一次绕组层间的绝缘没有油隙。这种结构的优点是对冲击和高频过电压具有很好的承受能力，缺点是绕组散热困难。如果在一次绕组层间的绝缘中加入电屏和油隙，这种结构提高了绕组的散热性能，但是，在设计和施工时，必须考虑绕组端部电场结构的问题。

　　2.串级式电磁式电压互感器

　　将几个互感器串联连接，电磁式电压互感器的绝缘和散热的问题得到缓解。需要特别指出是，具有闭合铁心的电磁式电压互感器在高压网中，很容易遭受铁磁谐振。铁磁谐振现象主要发生在由电磁式电压互感器中的非线性电

　　感元件与电网当中的电容元件组成的谐振回路中，这是由电网上的开关操作引起的。铁磁谐振引起的长时间的过热和过电压会对互感器造成损坏。

　　3.具有开放铁心的电磁式电压互感器

　　该型互感器与传统互感器的区别在于其铁心是开放式的，不闭合。电压可达550kV，这种具有开放铁心的电磁式电压互感器成功地解决了上述两种电压互感器中存在的缺点。开放式电压互感器的误差不受任何因素的影响，完全可以做到0.2级。

误差特性隐性恶化的原因分析

　　1.额定容量不足引起TV误差特性恶化

　　由于TV绕组存在直流电阻和漏电抗，接上负载时必然产生压降，引起二次电压随着负载而变化，即TV误差随之变化。按规程规定，选择TV二次额定容量Sn时，应使实际二次容量S不大于Sn，但不小于（1/4）Sn，即（1/4）Sn≤S≤Sn。TV实际二次容量可按下式计算：

　　S＝[（∑Skcosφk）2+（∑Sksinφk）2]1/2＝[（∑Pk）2+（∑Qk）2]1/2

　　式中　cosφk-接在TV二次侧的各设备的功率因数Sk-接在TV二次侧的各设备的视在功率（一般设计手册可查到）  TV额定容量选取不足的原因，归纳起来，有如下方面：

　　（1）　先天不足：

　　①设计人员缺乏必要的计量知识，在额定容量的选取问题上认识不足；

　　②对各种测量性质不同的表计，或同一类不同工作原理的表计的电压回路参数、结构知之不详，又不愿查有关的手册，因而引起计算错误；

　　③对计量不够重视，工作疏忽，对接入设备数量不清楚，如后备线路未计算在内；

　　④为了节约投资，选取了额定容量较小或额定容量裕量不足的TV。

　　2）　后天造成：

　　在计量设备安装时，额定容量已正确选取了，因实时监测和管理的需要，除原来已接入的继保设备、监视用的电压表、功率表、功率因数（相位）表、频率表外，又接入遥测用的电压变送器、功率变送器，电压监测仪，失压仪，谐波监测仪等等，这最容易发生在运行多年的变电所。最严重的是，这些设备中，某些设备的工作电源还由TV供给，若只取自某一相时会使TV各相负载变得不平衡。还有，因用电形势发展出乎意料的迅速，新线路一下子增加了许多而令TV回路设备相应增加很多。这些不断接入的设备，可能会使TV二次回路的总实际容量超出最初设计时选定的额定容量。而设备的接入人员或没有及时通知相关部门的管理人员，或管理人员疏于职守，管理不善，没有察觉到TV的实际容量已超出额定容量。

　　2.各TV的实际功率因数低于额定功率因数引起TV误差特性恶化

　　感应式的三相电能表，其电压线圈的功率因数约为0.2～0.3，电子式电能表由于其电压回路一般都使用小型TV作为隔离和采样，工作电源也由小型变压器降压整流获得，故其功率因数也在0.3～0.5，加上其它接入设备的感性负载，整个电压二次回路的功率因数约为0.3左右。目前广泛用于电力系统的电磁式TV，额定功率因数为0.8（感性），当TV二次负载的功率因数与额定功率因数相差较大时，将会超出允许误差。

　　3.谐波引起TV误差特性的恶化

　　由于大容量用电整流或换流设备以及其它非线性负荷接入电力网造成系统中存在谐波。对于中、低电压等级的系统，一般都采用电磁感应式TV，此种TV在高次谐波条件下运行时，由于原、副边的漏阻抗以及原、副边间的电容和副边负载引起附加误差。当满足TV的铁芯不饱和、一次绕组的漏抗很小、TV空载等条件时，则附加误差很小，但TV负载较重时，误差特性迅速恶化。TV的误差随正弦波畸变率的增大而非线性地增大，偶次谐波对TV误差的影响比奇次谐波更甚。工作在谐波环境中的TV的误差特性是无法通过选择接线形式来改善的。所幸的是，我们在多年的谐波测试中发现，注入电力系统的谐波，引起电网某点电压畸变的程度，与该点的短路容量、运行方式大小成反比。电网中存在的主要是奇次谐波，对于某次含量的谐波分量，其后的该序组的谐波分量的含量随次数的增大出现较快的衰减，其余序组的各次谐波分量的含量则迅速衰减。但试验表明，不能忽视其对TV的误差特性乃至整个电能计量装置的误差的影响。

　　4.电力系统过电压引起TV误差特性恶化

　　电力系统中形式各异的电感元件，如变压器、TV（因其容量相对于变压器容量而言微不足道，故相当于空载运行的变压器）、发电机、消弧线圈等，与电力系统中存在的各式电容，如线路的对地、相间电容，补偿用的串、并联电容及各种高压设备的寄生电容，可能形成不同的振荡回路，在一定条件下将产生谐振现象，引起谐振过电压。谐振过电压不仅会在操作或发生故障时产生，而且可能在过渡过程结束后的较长时间内稳定存在，直至谐振条件被破坏为止。在中性点不接地的系统中，系统在非全相运行的状态下，如输电线路因意外折断，断路器非全相操作以及熔断器的一相熔断等情况下，常会发生谐振过电压。在系统发生单相接地故障时，非故障相的电压升高可能超出线电压三角形之外，中性点发生位移、不稳定，单相接地电弧熄灭后，容易导致TV的铁芯饱和激发起中性点不稳定电压。上述均可能引起TV严重超差。在中性点不接地系统中，因单相短路接地时可带病运行达两小时之久，TV不但超差甚至可能过热损坏。

　　5.长期的热作用使TV铁芯磁导率下降，引起误差特性恶化

　　运行5年以上的TV，由于铁芯在各种损耗转变成热能的长期作用下，引起铁芯磁导率下降，误差偏负甚至超差。我们在对运行多年的TV做试验取得的数据与安装前试验数据作比较证明了这一点。