CN106019196A - 中性点逼近地电位的Y/y０三相电压互感器误差检测方法 - Google Patents

Abstract

一种中性点逼近地电位的三相电压互感器误差检测方法，在检定接线方式三相电压互感器时，采用幅值对称度小于0.2%、相位对称度小于0.2°的程控数字式三相电压电源，解决了三相电压电源的对称度的问题，采用三台准确度等级为0.02%的全绝缘三相升压器，解决了三相升压器输出电压的对称度的问题；采用三个准确度等级为0.2%的电导作为三相电压互感器二次负荷，解决了试品三相电压互感器二次负荷的对称度的问题；采用电导作为三相电压互感器二次负荷有效解决了上述问题。本发明利用现有的三台准确度等级满足检定要求的标准电压互感器、互感器误差检测装置等检定设备，可实现试品三相电压互感器中性点逼近地电位。具有方法科学、实用、可操作性强、成本低等优点。

Description

中性点逼近地电位的Y/y0三相电压互感器误差检测方法

技术领域

本发明涉及一种中性点逼近地电位的Y/y₀三相电压互感器误差检测方法，属电测量技术领域。

背景技术

我国35kV及以下电网采用中性点绝缘系统，该电压范围的三相三元件电压互感器通常为三相三柱型，该型三相电压互感器通常接线为Y/y₀接线方式，除用于绝缘监测外，还用于测量与电能计量。三相电压互感器涉及电网的安全、稳定运行，全性能质量检测时必须依据JJG1021《电力互感器检定规程》进行检测，§6.3.4.3使用标准电压互感器的比较法线路：“检定三相五柱电压互感器，应施加三相高压电源，在被测相与地间接入标准电压互感器，被测相二次绕组接人电压负荷箱，用比较法测量误差。”、“如果三相五柱电压互感器二次回路负荷接成V形，检定时可以在二次回路相间用两台电压负荷箱接成V形负荷，在被测相间接人不接地标准电压互感器，按不接地电压互感器检定，并在检定证书中对接线方式和检定结果加以说明。”采用传统设备检验方法(见图1)，同轴三相自偶调压器将三相电压调至所需电压值，每相级联的单相自偶调压器将三相电压调至幅值对称状态，该方法存在以下缺陷：相位不可调节完全依靠电网三相的相位对称状态；当电网电压出现正常波动时调节好的三相电压调至幅值对称状态随之被破坏，因此，采用传统设备的三相电压互感器检验方法操作难度大。Y/y₀接线方式时，在中性点偏移的情况下，各个芯柱中的磁通是不相等的，各相绕组的电压也是不相等的，因此误差不是一个固定的值，这种情况下的检定误差不能控制。综上所述，检定Y/y₀接线方式三相电压互感器时需要解决一个关键问题——中性点不能偏移必须对称，即中性点逼近地电位。对中性点电位构成影响因素有：(1)施加在试品三相电压互感器一次的三相高压电源的相位、幅值对称度，涉及二个方面：①三相电源：常规的互感器检定装置通常采用市电作为装置的升压电源，依据GB/T12325《电能质量供电电压偏差》§4.3“220V单相供电电压偏差为标称电压的+7％，-10％。”即使仅有±1％的电压偏差仍会导致中性点产生较大偏移，采用市电作为装置的升压电源显然不能满足要求；②三相升压器：通常升压器的比值差约为±10％，且对相位差不作要求，即使在三相电源电压对称状态下由于三相升压器不对称仍会导致中性点产生较大偏移，采用普通升压器作为装置的升压电源显然不能满足要求；(2)试品三相电压互感器二次负荷的对称度：二次负荷产生的电流折算到一次，在一次绕组阻抗是测试电压降，因此，试品三相电压互感器二次负荷是否对称将对中性点电位产生直接影响，JJG1021《电力互感器检定规程》§6.1.4规定电压负荷箱的有功和无功分量相对误差均不超出±6％。电力电压互感器通常按二次负荷cosφ＝0.8(感性)进行检定，cosφ＝0.8(感性)的二次负荷由绕制在带气隙铁芯上的电感线圈构成，个体差异性较大。存在差异的三相二次负荷将在一次绕组上产生差异性电压降，导致中性点产生偏移。考虑到电网电压是在一定范围内随机变化的，简单的调节电压幅值和相位，显然不能满足要求。因此，研究一种中性点逼近地电位的Y/y₀三相电压互感器误差检测方法对改变上述局面，具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是，为了解决目前检定Y/y₀接线方式三相电压互感器时需要解决一个关键问题——中性点不能偏移必须对称，即中性点逼近地电位。本发明提供了一种中性点逼近地电位的Y/y₀三相电压互感器误差检测方法。

实现本发明的技术方案是：

本发明一种中性点逼近地电位的Y/y₀三相电压互感器误差检测方法步骤如下：

(1)本方法采用的主要设备：

一台程控数字式电压电源、三台准确度等级为0.02％的全绝缘升压器、三个电导、误差检测装置、三台准确度等级满足检定要求的标准电压互感器；依据试品电压额定二次负荷S_n、误差检验时所带二次负荷S₁值和选择适当的电导Y_a＝Y_b＝Y_c＝Y。

(2)接线方式如图2所示：将程控数字式电压电源的输出a、b、c端分别连接升压器T_A、T_B、T_C初级的u_a、u_b、u_c端，升压器T_A、T_B、T_C的n_a、n_b、n_c端连接至程控数字式电压电源的n端；升压器T_A、T_B、T_C的N_A、N_B、N_C端连接至地线，升压器T_A的U_A端连接至试品电压互感器TV_X的U_XC端和标准电压互感器TV_0C的U_0C端；升压器T_B的U_B端连接至试品电压互感器TV_X的U_XB端和标准电压互感器TV_0B的U_0B端节；升压器T_C的U_C端连接至试品电压互感器TV_X的U_XA端和标准电压互感器TV_0A的U_0A端；标准电压互感器TV_0A、TV_0B、TV_0C的U_AN、U_BN、U_CN、u_an、u_bn、u_cn端和试品电压互感器TV_X的u_xn端连接至地线；误差测量装置差值测量回路的ΔU₂端连接试品电压互感器TV_X的u_xa端，误差测量装置差值测量回路的ΔU₁端连接标准电压互感器TV_0A的u_oa端，误差测量装置电压测量回路的U_P2端连接标准电压互感器TV_0A的u_oa端，误差测量装置电压测量回路的U_P1端连接标准电压互感器TV_0A的u_an端；纯电导Y_a、Y_b、Y_c的一端并联接地，另一端分别与联动开关K₁、K₂、K₃的动触点连接，联动开关K₁、K₂、K₃的静触点分别与试品电压互感器TV_X的u_xa、u_xb、u_xc端连接。

(3)断开K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为空载。

(4)将一次电压升至U。

(5)读取A相误差：f_a0、δ_a0。

(6)将一次电压降至0。

(7)闭合K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为S₁。

(8)将一次电压升至U。

(9)读取A相误差：f_a1、δ_a1。

(10)将一次电压降至0。

(11)将连接至TV_X二次u_xa端的测试线拆除，并连接至TV_X二次u_xb端。

(12)将连接至TV_0A二次u_0a端的二根测试线拆除，并连接至TV_0B二次u_0b端。

(13)断开K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为空载。

(14)将一次电压升至U。

(15)读取B相误差：f_b0、δ_b0。

(16)将一次电压降至0。

(17)闭合K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为S₁。

(18)将一次电压升至U。

(19)读取B相误差：f_b1、δ_b1。

(20)将一次电压降至0。

(21)将连接至TV_X二次u_xb端的测试线拆除，并连接至TV_X二次u_xc端。

(22)将连接至TV_0A二次u_0b端的二根测试线拆除，并连接至TV_0C二次u_0c端。

(23)断开K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为空载。

(24)将一次电压升至U。

(25)读取C相误差：f_c0、δ_c0。

(26)将一次电压降至0。

(27)闭合K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为S₁。

(28)将一次电压升至U。

(29)读取C相误差：f_c1、δ_c1。

(30)将一次电压降至0。

(31)将f_a0、δ_a0、f_a1、δ_a1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_a2、δ_a2。

(32)将f_b0、δ_b0、f_b1、δ_b1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_b2、δ_b2。

(33)将f_c0、δ_c0、f_c1、δ_c1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_c2、δ_c2。

(34)计算结果f_a2、δ_a2、f_b2、δ_b2、f_c2、δ_c2分别为试品电压互感器在电压为U，二次负荷为S₂，cosφ＝0.8状态下三相电压互感器A、B、C相的误差。

采用本发明方法检定Y/y₀接线方式三相电压互感器时，应满足三相电压电源的对称度、三相升压器输出电压的对称度和试品三相电压互感器二次负荷的对称度。

为提高三相电压电源的对称度，采用程控数字式电压电源作为三相电压电源，使幅值对称度小于0.2％、相位对称度小于0.2°。

为提高三相升压器输出电压的对称度，要求组成三相升压器的每台单相升压器具有0.02％的准确度，且负载状态下标准偏差小于0.05％。

为提高试品三相电压互感器二次负荷的对称度，采用三个准确度等级为0.2％的电导作为三相电压互感器二次负荷，由于电导的功率因数为1，而依据GB1207-2006《电磁式电压互感器》，电压互感器应在功率因数为0.8(滞后)的条件下进行检定，因此，采用三个电导作为三相电压互感器二次负荷的检定结果不能直接使用，必须应用JJG1021-2007《电力互感器检定规程》附录D：“电压互感器负荷误差曲线外推法”进行计算：

“用公式法计算时，需要分别在负荷S₁和空载下测量得到电压互感器的误差值。电压互感器在S₂下的误差按下式计算：”

式中：f₀、f₁、f₂—分别为负荷空载、S₁和S₂下的比值差；

δ₀、δ₁、δ₂—分别为负荷空载、S₁和S₂下的相位差；

—分别为负荷S₁、S₂的功率因数角。

负荷S₁的选择范围：为避免电压互感器进入饱和状态引入测量误差，误差检验时所带负荷应不大于额定二次负荷。同时，为减小外推过程中引入的不确定度，误差检验时所带负荷应不小于额定二次负荷的50％。则：

$\frac{1}{2}{S}_n\≤S_1\≤S_n\mathrm{......}\left(3\right)$

式中：S_n为电压互感器额定二次负荷,单位:VA；S₁为误差检验时所带二次负荷,单位:VA；

电导Y与负荷S₁的对应关系：

$Y=\frac{S_1}{U_n^2}\mathrm{......}\left(4\right)$

其中，Y电导，单位:S；U_n电压互感器额定二次电压，单位：V。

通常对普通升压器的准确度没有要求，本发明要求三相升压器：①全绝缘；②准确度等级：0.02级；③对三台单相升压器在同一负荷下误差的一致性提出要求，所述同一负荷应不小于试验时试品电压互感器二次带额定负荷状态下的一次励磁负荷，三相升压器应满足负载状态下标准偏差小于0.05％的要求。

$f_i^{\′}=f_i-\stackrel{\‾}{f}\mathrm{......}\left(5\right)$

${\mathrm{\δ}}_i^{\′}={\mathrm{\δ}}_i-\stackrel{\‾}{\mathrm{\δ}}\mathrm{......}\left(6\right)$

$\stackrel{\‾}{f}=\frac{f_a+f_b+f_c}{3}\mathrm{......}\left(7\right)$

$\stackrel{\‾}{\mathrm{\δ}}=\frac{{\mathrm{\δ}}_a+{\mathrm{\δ}}_b+{\mathrm{\δ}}_c}{3}\mathrm{......}\left(8\right)$

式中：f_i'为某相升压器比值差的标准偏差，单位:％；

δ_i'为某相升压器相位差的标准偏差，单位:′；

f_i为某相升压器比值差，单位:％；

δ_i为某相升压器相位差，单位:′；

f_a、f_b、f_c分别为A、B、C相升压器的比值差，单位:％；

δ_a、δ_b、δ_c分别为A、B、C相升压器的相位差，单位:′；

为f_a、f_b、f_c的平均值，单位:％；为δ_a、δ_b、δ_c的平均值，单位:′；

依据JJG314《测量用电压互感器检定规程》对0.05级电压互感器要求，标准偏差f_i'≤0.05％，标准偏差δ_i'≤2.0′。

本发明的有益效果是，本发明检定Y/y₀接线方式三相电压互感器时，采用一台幅值对称度小于0.2％、相位对称度小于0.2°程控数字式三相电压电源，解决了三相电压电源的对称度的问题，同时，三相电压电源的电压相序为已知量无需核对，提高了接线效率；采用三台准确度等级为0.02％的全绝缘三相升压器，解决了三相升压器输出电压的对称度的问题，省略了繁杂的调节平衡过程；采用三个准确度等级为0.2％的电导作为三相电压互感器二次负荷，解决了试品三相电压互感器二次负荷的对称度的问题，由于功率因数为0.8(感性)的二次负荷由带气隙铁芯和线圈构成，存在体积大、稳定性差、准确度低、成本高等缺点，采用电导作为三相电压互感器二次负荷有效解决了上述问题；利用现有的三台准确度等级满足检定要求的标准电压互感器、互感器误差检测装置等电压互感器检定设备，可实现试品三相电压互感器中性点逼近地电位。具有方法简洁、经济、科学、实用、可操作性强、成本低等优点。

附图说明

图1是常规三相电压互感器检定接线图；

图2是中性点逼近地电位三相电压互感器检定接线图；

图中符号：

TV_0A、TV_0B、TV_0C----分别为A、B、C三相标准电压互感器；

U_0A、U_0B、U_0C----分别为A、B、C三相标准电压互感器一次绕组高端；

U_AN、U_BN、U_CN----分别为A、B、C三相标准电压互感器一次绕组低端；

u_0a、u_0b、u_0c----分别为A、B、C三相标准电压互感器二次绕组高端；

u_an、u_bn、u_cn----分别为A、B、C三相标准电压互感器二次绕组低端；

A、b、c、n----分别为三相程控电压电源A、B、C相电压、中性点输出端；

TV_X----为试品三相三柱电压互感器；

U_XA、U_XB、U_XC----分别为A、B、C试品三相三柱电压互感器一次绕组高端；

u_xa、u_xb、u_xc----分别为A、B、C试品三相三柱电压互感器二次绕组高端；

u_xn为试品三相三柱电压互感器二次绕组低端；

T_A、T_B、T_C----分别为A、B、C三相升压器；

U_A、U_B、U_C----分别为A、B、C三相升压器一次绕组高端；

N_A、N_B、N_C----分别为A、B、C三相升压器一次绕组低端；

u_a、u_b、u_c----分别为A、B、C三相升压器二次绕组高端；

n_a、n_b、n_c----分别为A、B、C三相升压器二次绕组低端；

A、B、C、N----分别为电源的A相、B相、C相、中性点N；

Y_L----为电压负荷箱cosφ＝0.8；

Y_a、Y_b、Y_c----分别为电导；

U_P1、U_P2----分别为误差测量装置工作电压测量端；

ΔU₁、ΔU₂----分别为误差测量装置差值电压测量端；

K₁、K₂、K₃----为联动开关。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

第一步：依据试品互感器铭牌参数额定二次负荷S_n及式(3)、(4)计算S₁值并选择适当的电导Y_a＝Y_b＝Y_c＝Y；

第二步：程控数字式电压电源的输出a、b、c端分别连接升压器T_A、T_B、T_C初级的u_a、u_b、u_c端，升压器T_A、T_B、T_C的n_a、n_b、n_c端连接至程控数字式电压电源的n端；升压器T_A、T_B、T_C的N_A、N_B、N_C端连接至地线，升压器T_A、T_B、T_C的U_A、U_B、U_C端分别连接至试品电压互感器TV_X的U_XA、U_XB、U_XC端和标准电压互感器TV_0A、TV_0B、TV_0C的U_0A、U_0B、U_0C端，标准电压互感器TV_0A、TV_0B、TV_0C的U_AN、U_BN、U_CN、u_an、u_bn、u_cn端和试品电压互感器TV_X的u_xn端连接至地线；误差测量装置差值测量回路的ΔU₂端试品电压互感器TV_X的u_xa端，误差测量装置差值测量回路的ΔU₁端标准电压互感器TV_0A的u_oa端，误差测量装置电压测量回路的U_P2端标准电压互感器TV_0A的u_oa端，误差测量装置电压测量回路的U_P1端标准电压互感器TV_0A的u_an端；电导Y_a、Y_b、Y_c的一端并联接地另一端分别与联动开关K₁、K₂、K₃的动触点连接，联动开关K₁、K₂、K₃的静触点分别与试品电压互感器TV_X的u_xa、u_xb、u_xc端连接；(见图2)；

第三步：断开K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为空载；

第四步：将一次电压升至U；

第五步：读取A相误差：f_a0、δ_a0；

第六步：将一次电压降至0；

第七步：闭合K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为S₁：

第八步：将一次电压升至U；

第九步：读取A相误差：f_a1、δ_a1；

第十一步：将一次电压降至0；

第十二步：将连接至TV_X二次u_xa端的测试线拆除，并连接至TV_X二次u_xb端；

第十三步：将连接至TV_0A二次u_0a端的二根测试线拆除，并连接至TV_0B二次u_0b端；

第十四步：重复操作“第二步”、“第三步”；

第十五步：读取B相误差：f_b0、δ_b0；

第十六步：重复操作“第五步”、“第六步”、“第七步”；

第十七步：读取B相误差：f_b1、δ_b1；

第十八步：重复操作“第五步”；

第十九步：将连接至TV_X二次u_xb端的测试线拆除，并连接至TV_X二次u_xc端；

第二十步：将连接至TV_0A二次u_0b端的二根测试线拆除，并连接至TV_0B二次u_0c端；

第二十一步：重复操作“第二步”、“第三步”；

第二十二步：读取C相误差：f_c0、δ_c0；

第二十三步：重复操作“第五步”、“第六步”、“第七步”；

第二十四步：读取C相误差：f_c1、δ_c1；

第二十五步：重复操作“第五步”；

第二十六步：将f_a0、δ_a0、f_a1、δ_a1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_a2、δ_a2；

第二十七步：将f_b0、δ_b0、f_b1、δ_b1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_b2、δ_b2；

第二十八步：将f_c0、δ_c0、f_c1、δ_c1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_c2、δ_c2；

第二十九步：计算结果f_a2、δ_a2、f_b2、δ_b2、f_c2、δ_c2分别为试品电压互感器在电压为U，二次负荷为S₂，cosφ＝0.8状态下A、B、C相的误差。

Claims (2)

1.一种中性点逼近地电位的Y/y₀三相电压互感器误差检测方法，其特征在于，所述方法步骤如下：

(1)本方法采用的主要设备：

一台程控数字式电压电源、三台准确度等级为0.02％的全绝缘升压器、三个电导、误差检测装置、三台准确度等级满足检定要求的标准电压互感器；依据试品电压额定二次负荷S_n、误差检验时所带二次负荷S₁值和电导Y_a＝Y_b＝Y_c＝Y；

(2)接线方式：将程控数字式电压电源的输出a、b、c端分别连接升压器T_A、T_B、T_C初级的u_a、u_b、u_c端，升压器T_A、T_B、T_C的n_a、n_b、n_c端连接至程控数字式电压电源的n端；升压器T_A、T_B、T_C的N_A、N_B、N_C端连接至地线，升压器T_A的U_A端连接至试品电压互感器TV_X的U_XC端和标准电压互感器TV_0C的U_0C端；升压器T_B的U_B端连接至试品电压互感器TV_X的U_XB端和标准电压互感器TV_0B的U_0B端节；升压器T_C的U_C端连接至试品电压互感器TV_X的U_XA端和标准电压互感器TV_0A的U_0A端；标准电压互感器TV_0A、TV_0B、TV_0C的U_AN、U_BN、U_CN、u_an、u_bn、u_cn端和试品电压互感器TV_X的u_xn端连接至地线；误差测量装置差值测量回路的ΔU₂端连接试品电压互感器TV_X的u_xa端，误差测量装置差值测量回路的ΔU₁端连接标准电压互感器TV_0A的u_oa端，误差测量装置电压测量回路的U_P2端连接标准电压互感器TV_0A的u_oa端，误差测量装置电压测量回路的U_P1端连接标准电压互感器TV_0A的u_an端；电导Y_a、电导Y_b和电导Y_c的一端并联接地，另一端分别与联动开关K₁、K₂、K₃的动触点连接，联动开关K₁、K₂、K₃的静触点分别与试品电压互感器TV_X的u_xa、u_xb、u_xc端连接；

(3)断开K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为空载；

(4)将一次电压升至U；

(5)读取A相误差：f_a0、δ_a0；

(6)将一次电压降至0；

(7)闭合K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为S₁；

(8)将一次电压升至U；

(9)读取A相误差：f_a1、δ_a1；

(10)将一次电压降至0；

(11)将连接至TV_X二次u_xa端的测试线拆除，并连接至TV_X二次u_xb端；

(12)将连接至TV_0A二次u_0a端的二根测试线拆除，并连接至TV_0B二次u_0b端；

(13)断开K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为空载；

(14)将一次电压升至U；

(15)读取B相误差：f_b0、δ_b0；

(16)将一次电压降至0；

(17)闭合K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为S₁；

(18)将一次电压升至U；

(19)读取B相误差：f_b1、δ_b1；

(20)将一次电压降至0；

(21)将连接至TV_X二次u_xb端的测试线拆除，并连接至TV_X二次u_xc端；

(22)将连接至TV_0A二次u_0b端的二根测试线拆除，并连接至TV_0C二次u_0c端；

(23)断开K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为空载；

(24)将一次电压升至U；

(25)读取C相误差：f_c0、δ_c0；

(26)将一次电压降至0；

(27)闭合K₁、K₂、K₃，将TV_X二次负荷置为S₁；

(28)将一次电压升至U；

(29)读取C相误差：f_c1、δ_c1；

(30)将一次电压降至0；

(31)将f_a0、δ_a0、f_a1、δ_a1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_a2、δ_a2；

(32)将f_b0、δ_b0、f_b1、δ_b1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_b2、δ_b2；

(33)将f_c0、δ_c0、f_c1、δ_c1、S₁、S₂分别带入式(1)、(2)计算出f_c2、δ_c2；

(34)计算结果f_a2、δ_a2、f_b2、δ_b2、f_c2、δ_c2分别为试品电压互感器在电压为U，二次负荷为S₂，cosφ＝0.8状态下三相电压互感器A、B、C相的误差。

2.根据权利要求1所述一种中性点逼近地电位的Y/y₀三相电压互感器误差检测方法，其特征在于，所述误差检验时所带二次负荷S₁由下式确定：

$\frac{1}{2}{S}_n\≤S_1\≤S_n$

式中：S_n为电压互感器额定二次负荷,单位:VA。