CN86203496U - 带补偿装置的电磁式电压比例标准 - Google Patents

Abstract

一种包含有一次绕组和二次绕组的电磁式精密电压互感器增设辅助绕组和补偿装置，由辅助绕组给补偿装置供电，从而构成带补偿装置的电磁式电压比例标准。补偿装置由补偿互感器(电压或电流互感器)、阻抗元件、电容箱和电阻箱组成。电磁式电压互感器的一次空载电流输入补偿装置的一次，在补偿装置的二次产生补偿电压或电势，补偿电磁式电压互感器的误差，使比例标准的准确度不低于5×10^-5，而且误差曲线接近为水平直线。

Description

本实用新型属于电磁式电压比例标准。

目前电压比例标准除电阻式和电容式以外，在电磁式电压比例标准中只有感应分压器和双级电压互感器两种结构，它们的基本结构相似，如图1所示。N_s1为第一级激磁绕组，只绕在铁芯1上，N₁、N₂分别为第二级比例绕组，都绕在两个铁芯1和2上，由于有两个铁芯，且要求绕组在铁心上均匀绕制，这样铁芯就必须采用圆环形的，而圆环形铁芯绕组的绝缘处理非常困难，所以这种电磁式电压比例标准的电压不能太高，一般不超过1kv，国外感应分压器最高电压为7.5kv，国内为10kv，双级电压互感器国内最高为35kv。如《电测与仪表》1980年第4期介绍的“电磁式高电压比率标准的误差及其检定方法”一文所述。

本实用新型主要作为高压电压比例标准。

在包含有一次绕组、二次绕组的精密电磁式电压互感器（以下简称主电压互感器）中增设辅助绕组和补偿装置，由辅助绕组给补偿装置供电，构成带补偿装置的电磁式电压比例标准。主电压互感器在空载下运行，其一次绕组空载电流输入补偿装置的一次，在补偿装置的二次产生补偿电压或电势，补偿主电压互感器的空载误差和泄漏电流产生的误差。使原来空载误差约为0.05％的精密电压互感器成为准确度不低于0.005％的带补偿装置的电磁式电压比例标准。可以用来检定0.01级及以下的高准确度电压互感器。

本实用新型的高压互感器铁心为叠片式的，低压互感器仍可采用圆环形铁心，要求在1.2Un（额定电压）下，铁心的磁密不饱和，即磁密刚刚达到或超过最大导磁率时的磁密。因为一般高压电磁式电压互感器也都采用叠片铁心，所以本实用新型可以用来制作高压电磁式电压比例标准。

电压互感器在空载运行时，其误差为：

对于高压电压互感器，由于绕组匝间，层间，绕组对绕组，绕组对铁心和外壳之间有分布电容，产生泄漏电流，在绕组中形成阻抗压降造成误差，可用等值电容电流Ic和等值阻抗Zc表示，因此，高压电压互感器的空载误差为：

式中第二项根据结构的不同，泄漏电流造成的误差可正可负，但与电压的大小无关。

补偿装置由电压或电流互感器，阻抗元件，电容箱和电阻箱组成。

当补偿装置的互感器为电压互感器时，原理图如图2所示：主电压互感器的电压比为Kn，A、a分别为一次绕组N₁和二次绕组N₂的高压端，N、n为地电位端，N_b为辅助绕组，虚线内为补偿装置，N_b1和N_b2为补偿电压互感器的一次绕组和二次绕组，N₀和n₀为经过补偿后电压比例标准的一次和二次绕组的地电位端。

设计一个阻抗元件Z_b，要求：

Z_b＝KZ₁（3）

式中K——系数，一般O＜K＜1，将Z_b串联在一次绕组N₁的地电位N端，产生压降（ o＋ c）Z_b，其中

c为电容泄漏电流，再将辅助绕组N_b两端的电压通过电容箱C和电阻箱R产生的电流

通过阻抗元件Z_b、要求：

这样，阻抗Z_b的压降为：

通过电压比为K_b的补偿电压互感器（其误差略去不计）转换为

将△

₂串联在二次绕组N₂的地电位n端，以补偿这时的空载误差（1＋K）

。

因为这时一次绕组N_b1回路的阻抗增加了，Z_b＝KZ₁，要使空载误差全部得到补偿必须使：

（6）将式（1）、（3）、（5）、（6）联立解得补偿电压互感器的电压比K_b＝ (K)/(1＋K) K_n

如果是低压电压比例标准，分布电容很小，则电容箱C的电容C≈0；如果是高压电压比例标准，调节RC使

，△

应满足：（ (1＋K)/(K) ）△

（7）这时可以补偿泄漏电流产生的误差。

当补偿装置的互感器为电流互感器时，原理图如图3所示。

阻抗元件Z_b接在电流比为Ke的电流互感器二次绕组N_b2上，要求：Z′_ob＝（ 1/(Ke) ）²，Z_ob＝K（Z₁＋Z_b1） （8）

Z_ob＝Z_b＋Z_b2（9）

式中：Z′_ob——折算至电流互感器一次的Z_ob。

Z_ob——电流互感器二次回路总阻抗。

Z_b1——电流互感器一次绕组内阻抗。

Z_b2——电流互感器二次绕组内阻抗。

将电流互感器的一次绕组N_b1串联在电压互感器一次绕组N₁的低压端N，二次绕组N₂接阻抗Z_b，在电流互感器上另绕补偿组N_e，产生感应电势

e，串联接在电压互感器二次绕组N₂上，以补偿这时的空载误差（1＋K）

（将Z_b1作为Z₁的一部分计入Z₁时）。

同样调节RC使

以补偿泄漏电流产生的误差，要使空载误差得到补偿，必须使：

当略去电流互感器误差不计时

将式（8）和（11）代入式（10）解得：

(N_b1)/(N_e) ＝ (K)/(1＋K) Kn （12）

要使泄漏电流产生的误差得到补偿，△

必须满足：

电流互感器的补偿绕组Ne和二次绕组N_b2可以合二为一，这时，

e＝ (N_b2)/(N_b1) I₀Z′_b

Z′_b＝K（Z₁＋Z_b1＋Z′_b2）

将Z_b1和Z′_b2作为Z₁的一部分计入Z₁中时，则

(N_b1)/(N_b2) ＝ (K)/(1＋K) Kn （14）

电流比Ke＝ (N_b2)/(N_b1) ＝ (1＋K)/(KKn)

本实用新型的实施例例一如图2所示：

110kv电压比例标准包括一次绕组N₁、二次绕组N₂和辅助绕组N_b的电磁式精密电压互感器和补偿装置。

精密电压互感器频率50Hz，额定一次电压110／ $\sqrt{3}$ kv，额定二次电压100／ $\sqrt{3}$ V，辅助绕组电压100／ $\sqrt{3}$ V，一次阻抗计算值为Z₁＝10.9＋j12.5（kΩ）

选取补偿系数K＝0.1，补偿电压互感器电压比

K_b＝ (K)/(1＋K) Kn＝100

取N_b2＝70匝，N_b1＝7000匝，

Z_b＝KZ₁＝1.09＋j1.25（KΩ）

因为一次阻抗特别是一次漏抗计算不准确，补偿电压互感器有误差，且电抗X_b值与安装情况有关，因此Z_b数据由试验和安装时最后调定。电容箱C≈0.126μF电阻箱R≈1150Ω也由试验调定，而且随泄漏电流的变化而变化，每次使用时需重新调定。

本实用新型实施例例二如图3所示：

110kv电压比例标准包括一次绕组N₁、二次绕组N₂和辅助绕组N_b的电磁式精密电压互感器和补偿装置。

精密电压互感器频率50Hz，额定一次电压110／ $\sqrt{3}$ kv，额定二次电压100／ $\sqrt{3}$ V，辅助绕组电压100／ $\sqrt{3}$ V一次阻抗计算值为Z₁＝10.9＋j12.5（KΩ）

选取补偿系数K＝0.1，

补偿电流互感器的电流比Ke＝（1＋K）／KKn＝0.01

取Ne＝N_b2＝70匝，N_b1＝7000匝，

Z_b1≈R_b1≈180Ω，

Z_b2≈R_b2＝0.07Ω，R′_b2＝700Ω，将R_b1和R′_b2均计入Z₁，于是Z₁＝10.9＋j12.5＋0.88≈11.8＋j12.5KΩ

Z′_b＝KZ₁＝1.18＋j1.25KΩ

Z_b＝0.118＋j0.125Ω

因为一次阻抗特别是一次漏抗计算不准确，补偿电流互感器有误差，且Z_b阻值很小，连接导线也有较大影响，电抗X_b值与安装情况有关，因此Z_b数据由试验和安装时调定。电容箱C≈0.115μF，电阻箱R＝1100Ω也由试验调定，而且随泄漏电流的变化，每次使用时需重新细调定。

Claims (5)

1、一种包含有一次绕组N₁和二次绕组N₂的电磁式精密电压比例标准，其特征在于增设辅助绕组N_b和补偿装置，由辅助绕组N_b给补偿装置供电，从而构成带补偿装置的电磁式电压比例标准。电磁式电压互感器的一次绕组N₁的空载电流输入补偿装置的一次，在补偿装置的二次产生补偿电压或电势补偿电磁式电压互感器的空载误差和泄漏电流产生的误差。

2、根据权利要求1所述的带补偿装置的电磁式电压比例标准，其特征在于其中的补偿装置由电压或电流互感器，（一次绕组N_b1、二次绕组N_b2，电流互感器还可以有补偿绕组N_e）阻抗元件Z_b、电容箱C和电阻箱R组成。

3、根据权利要求1、2所述的带补偿装置的电磁式电压比例标准，其特征在于其中辅助绕组N_b输出的通过电容箱C、电阻箱R和补偿装置互感器一次的电流为

_RC＝－

＋△

。

4、根据权利要求1、2所述的带补偿装置的电磁式电压比例标准，其特征在于当阻抗元件Z_b接在补偿装置的一次，即与电压互感器一次绕组N_b1并联时，Z_b＝KZ₁其中K＞0，K为补偿系数，一般K＜1，Z₁为一次绕组N₁的内阻抗，当阻抗元件Z_b接在补偿装置的二次，即接在电流互感器二次绕组N_b2上时，Z′_b＋Z′_b2＝KZ₁其中Z_b2为二次绕组N₂的内阻抗，右上角一撇表示折算至一次的值。

5、根据权利要求1、2所述的带补偿装置的电磁式电压比例标准，其特征在于其中的补偿装置的互感器如果是电压互感器，则电压比K_b＝KKn／（1＋K）其中Kn为电磁式电压互感器的电压比，补偿装置的互感器如果是电流互感器，除一次绕组N_b1和二次绕组N_b2外，还有补偿绕组N_e，输出补偿装置的二次补偿电势，匝比N_b1／N_e＝KKn／（1＋K）。当N_e与N_b2合二为一时，电流比K_e＝N_b2／N_b1＝（1＋K）／KKn，在阻抗元件Z_b上的压降，就是补偿装置输出的二次补偿电压。

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