电压互感器二次回路降压的治理措施

【摘 要】：由于电压互感器二次回路压降直接影响电能量计量的准确性，严重时会危及电力系统的稳定运行，因此本文从分析电压互感器二次压降的形成机理入手，并提出最为合理的二次压降治理方案。

【关键字】：电压互感器，二次压降，补偿

   一、绪论 

   随着电力市场的改革，电能计量关系到直接的经济利益，做好PT二次回路压降的管理与改造工作，对保证电能计费的公正合理意义较大。正确的电能计量对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指标，节约能源，合理收取电费等都有重要意义。在电力系统中开展电能计量的综合误差测试是实现电能正确计量的基本技术措施之一。电能计量的综合误差包括电能表、电流互感器、电压互感器的计量误差以及电压互感器到电能表的二次回路线路压降。当电能表、互感器的计量误差符合国家有关规程规定时，由电压互感器二次侧到电能表端子之间二次回路线路的电压降(简称为PT二次电压降)，将导致电压量测量产生偏差。

   PT二次压降问题是电力发、输、变、配企业普遍存在的问题，它使系统电压量测量产生偏差，不仅影响电力系统运行质量，而且直接导致电能计量误差，这种计量误差直接归算到电能计量综合误差之中。

几年来，经常发生电压互感器二次接线故障，直接影响二次回路的安全运行，给厂家经济造成一定的损失。电压互感器是一次和二次回路的重要元件，向测量仪表、继电器的线圈等供电，能正确反映电气设备的正常运行。故障现象：35kV母线电压互感器大部分采用的型号3XJDJJ-35，电压比是： （请参考参考文献 ）。每年当春秋阴雨季节或天气潮湿、有大雾时，中控室就会经常发出单相接地或电压降低信号，经值班人员切换电压表，有一相或两相电压指示下降，另两相或一相电压指示值不变，报告梯调请电气二次班前来处理。

电气二次人员对二次回路及继电保护触点进行了打磨，对保护的继电器进行了整定，均未发现异常。经多方查找，发现3 5 K V母线电压互感器的二次接线的线头长年老化，有放电的痕迹。经分析，这种户外式电压互感器的二次接线引出端比较短，二次配线时所留线头端子比较短。一般正常运行时，由于北方气候干燥，常年少雨、灰尘大，空气中的污物比较多。当天气是阴雨或潮湿时，就会在电压互感器的二次接线表面形成一个导电层构成回路，致使电压互感器的二次侧发生单相接地或电压降低。但这不是真正线路上的接地和短路，只是二次回路保护误发信号，造成故障，影响了二次回路的稳定运行，造成一定的经济损失。

   有文献指出，电压互感器装置在变电设备现场，二次电压需要通过几十米至几百米的电缆及各种辅助接点接到控制室，供继电保护、自动装置、测量仪表的电压线圈及电压回路。这些负载的大小，决定了二次回路电流的大小。由于二次回路电缆导线和各种辅助接点直流电阻的存在，在电缆两端产生了电压降，使负载端电压低于PT端电压 U伏，产生了幅值(变比)和相角误差。其误差大小决定于二次回路直流电阻大小，负载大小(二次电流大小)、性质(负载功率因数)及其连接方式。

   有文献指出，某省网年售电100亿度，PT二次压降平均为1伏，按PT二次额定电压为100伏计算，漏计电能为1亿度，按0.2元/度计算，损失电费2000万元。

   文献指出，某发电厂110 kVI段电压互感器二次回路压降为0.62%。110kVI段电压互感器二次回路压降超标，直接影响到3号发电机关口电能表计量装置的准确计量。3号机每年平均上网电量为2亿千瓦时，丢失电量△W=W * 0.62%=1240000kWh，即年损失电量达124万度。

   从上述例子中，可以看出PT二次压降直接影响电能量计量的准确度，由于PT二次压降的单向性，致使电力企业漏计电能，导致巨额经济损失;同时对电力系统安全运行也是一种潜在的威胁。

   二、电压互感器二次回路的接线形式

   现场运行中按照电压等级的不同，电压互感器二次回路采用了不同的接线形
式。

   1.10kV至35kV电压互感器二次接线

   电压互感器一次侧(高压侧)有熔丝，二次不设熔丝和任何其他保护设施，以减小电压互感器二次回路压降。从电压互感器与电能表距离的远近进行如下分析。

   电压互感器与电能表相距较远(一般大于10m)。为了在测量电压互感器压降时，不断其一次侧刀闸进行试验接线，采用图一所示接线形式。电压互感器二次出线进专用接线盒A，由于一般情况下电压互感器二次端子与接线盒A之间的距离小于0. 5 m，可不考虑两者之间的电压降。测量电压互感器二次压降时，二次电缆线从接线盒A接至电能表专用接线盒B，即可测出其间的电压降。采用这种接线方式开展测试工作安全、方便。

当电压互感器与电能表相距较近时，在实际电力客户接线时又分为两种情况。
(1)电能表直接装在电压互感器柜上(如手车柜)，电压互感器二次电缆直接进入电能表接线盒B，二次导线截面积大于4mm 如图二所示。电能表与电压互感器二次端子之间连线距离小于lm，一般不考虑电压降误差，但至少应每2年1次在停电的情况下检查和处理电压互感器二次端子接头生锈、腐蚀等情况。

(2)电压互感器二次通过插件接至电能表接线盒，如图三所示。这种接线方式一般是电压互感器装在手车柜上，用上电后就不再管理，压降不易侧试。实际这类“插件”操作频繁，接触电阻不能忽略。

    2.110kV及以上电压互感器二次接线

    电压互感器一次侧没有熔丝，电压互感器二次侧必须装设保护设备(熔丝或快速空气开关)，防止电压互感器二次短路。对于进线供电的情况，为了保证计量准确，便于加封，在电压互感器杆下装设专用电压互感器端子箱，接线方式如图四所示。将接线盒A和快速开关ZKK装于电压互感器二次箱内，二次电缆从快速开关ZKK直接接到电能表接线盒B，可测量出从接线盒A到电能表之间的电压降，同样电压互感器二次端子接头应至少2年1次检查和处理锈腐等情况。ZKK应使用单相的快速空气开关，便于对电压互感器进行一相一相的测量，同时测量时应有足够的操作距离，保证工作人员的安全。电压互感器电缆首端、中端和末端保护层金属部分一定要可靠接地，以屏蔽外磁场感生的电势，保证电压降测量的准确性。

    三、降低二次压降的措施

    由于电压互感器二次压降直接影响电能计量的准确性，甚至对系统稳定运行产生不良影响，为此人们在改善二次压降方面做了大量工作，归结起来可以分为降低回路阻抗、减小回路电流和增加补偿装置等三大类降低二次压降的措施。下面就这三种降低二次压降措施进行细致分析。    

1.降低回路阻抗

在所有关于二次压降及降压措施的文献中，当分析二次压降的成因时，电压互感器二次回路阻抗是第一个被关注的参量。根据前面分析的结果，电压互感器二次回路阻抗包括：导线阻抗、接插元件内阻和接触电阻等三个组成部分。

1.1导线阻抗

由于电压互感器二次回路的长度达100米至500米之间，而且导线截面积过小，因而二次回路导线电阻成为回路阻抗中最被关注的因素。为此在《电能计量装置技术管理规程》D L / T 448-2000中，对计量用电压互感器二次回路的侧试作出了相关的规定：互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电压二次回路，连接导线的截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于2.5mm 。在实际工作中，电压互感器二次回路线路的截面积一般选在6mm 。但无论若何选取导线截面积，导线阻抗是存在的，只是量值的大小而已。

1.2接插元件内阻

考虑到电压互感器二次回路中存在刀闸、保险、转接端子和电压插件等接插元件，在不考虑接触电阻的前提下，各元件的自阻和可以认为是一个定值，该值很小，并且不易减小。

1.3接触电阻

许多文献指出，在电压互感器二次回路阻抗中，接触电阻占很大的比重，其阻值是不稳定的，受接触点状态和压力以及接触表面氧化等因素的影响，阻值不可避免地发生变化，且这种变化是随机的，又是不可预测的。接触电阻的阻值在不利情况下，将比二次导线本身的电阻还大，有时甚至大到几倍。测试中，二次线压降通常都比计算值大许多，其根本原因就是没有估计到接触电阻有如此大的变化。

从上述分析中，可以清楚看到，电压互感器二次回路阻抗的三个组成部分中，可以通过增加导线截面积降低导线阻抗;接插元件内阻基本不变;接触电阻占主导地位，且其阻抗变化具有随机性。于是得到降低电压互感器二次回路阻抗的具体方案为：