张洁 朱豆华 肖玲 朱琦
【摘要】本文分析了由额定容量不足、低额定功率因数、谐波、过电压、热动作等引起的誤差特性的恶化,并提出了相应的政策建议,为防止电磁电压互感器的误差特性的隐形劣化提供了参考。
【关键词】电磁式;电压互感器;误差
电磁式电压互感器(TV)是计量电能的重要装置。在某些情况下,在实际条件下运行的TV,其误差可能远远大于相关规定的允许值。在使用TV的过程中,往往会忽视上述因素,导致TV的误差特性被进一步恶化,然而,相关人员并没有意识到这就是所谓的TV隐形恶化。因此,为了减小测量误差引起的功耗,采用其他改进措施,进一步恶化了TV的误差特性。
一、电磁式电压互感器基本内容
电磁电压互感器的工作原理、结构和连接方法与变压器的工作原理相同。主要的区别是电压互感器的容量很小,通常只有几十到几百伏安。第一,电压互感器的一次侧电压(电网电压)不受变压器二次侧负荷的影响,在大多数情况下,二次侧负荷是恒定的。第二,电压互感器的二次侧所接的负荷是侧量仪表和继电器的电压线圈,电压互感器的阻抗非常大。因此,电压互感器的正常运行方式接近无负载状态。必须指出,电压互感器的一次侧不允许出现短路,因为短路电流很大,将烧坏电压互感器。
二、电压互感器分类
(1)按安装地点可分为户内式和户外式。35kV及以下多制作为户内式,35kV以上为户外式。
(2)根据相数能够分为单相以及三相式,35kV及以上不能制成三相式。
(3)根据绝缘方式,可分为干式、浇注式、油浸式和充气式。干式绝缘胶压变压器结构简单,无火灾、爆炸危险,但绝缘强度低,仅适用于6kV以下的室内安装。浇注式电压互感器结构紧凑,易于维护。适用于3kV至35kV的室内分布。油浸电压互感器的绝缘性能良好,可用于10kV以上的室外配电设备,并可在SF6全封闭式电气设备中使用充气电压互感器。
三、TV误差特性恶化的原因
(一)电力系统过电压
电力系统中存在的形式各异的电感元件(变压器、TV、发电机、消弧线圈等)与各式的电容(对地、相间电容,补偿用的串,高压设备的寄生电容等),可能会形成振荡回路。当满足某些条件时,会产生谐振现象,并形成谐振过电压。一般来说,谐振过电压的原因主要包括:一方面,过电压是由操作或故障产生的,另一方面,当谐振条件被破坏时,容易产生过电压。此外,在中性点无接地系统中,当传输线断开时,系统容易产生谐振过电压,断路器不全相运行,熔断器断开。电力系统中单相接地故障的发生引起非故障相电压的上升,在一定程度上可能超出线路电压的三角形,然后可能出现中性点位移或不稳定。在系统中,当单相接地电弧熄灭时,中性点的不稳定电压由电视核心饱和度启动。当条件可用时,所有这些现象都可能导致严重的电TV过度。对于中性点无接地系统,当发现单相短路接地时,故障的运行时间将超过2小时,在一定程度上,会造成电视上的超差,当过热严重时,设备就会损坏。
(二)谐波
在电力网中,因为大容量电力整流设备、换流设备和系统中一些非线性负载的接入,在一定程度上造成了系统的谐波。电磁感应式TV在运行中因为原、副边有着漏阻抗以及电容,还有副边负载存在附加误差等,当达到高次谐波条件的时候,当TV铁芯产生不饱和的情况,或一次绕组的漏抗很小,误差特征将继续在一定程度上恶化。TV误差随正弦波畸变率的增大而非线性地增加。同时,对TV误差的偶次谐波的影响程度远远大于奇次谐波影响。如果TV在谐波环境中运行,它的误差特征不能通过接线方式来降低。通过对谐波进行多年的测试和比较,发现谐波注入电力系统时,电压畸变程度与该点的短路容量和运行方式符合数学的反比关系。
(三)热作用
若热作用的影响时间太长,则会在一定程度上降低TV铁芯的磁导率,进一步恶化其误差特征。如果TV的运行时间超过5年,一般状况下铁芯的各种损耗均是以热能的形式挥发。如果热作用的影响时间过长,铁芯的磁导率会进一步降低,误差将为负,甚至出现超差。
(四)TV的实际功率因数比较低
电压线圈功率因数的值是感应式三相电能计的0.2到0. 3。然而,在电子电能表中,由于经过小型的TV作隔离以及采样,进一步黑醋栗电压回路,因此功率因数通常在0.3到0.5之间。此外,在系统中由于感性负荷的接入,在整个电压二次回路中,电子式电能表的功率因数通常在0.3左右。
四、结语
在允许误差范围内,保证TV的平稳运行,通常有以下策略:(1)选择科学合理的TV连接方式。当条件允许时,通过计量变电站的电能,运用专用的TV二次绕组,就TV绕组———负载接线的方法实行单一的处理,很容易计算出TV功率因数以及容量。(2)为了避免对设备产生谐振损伤并造成事故,在TV的二次回路中,选用电容补偿方法是很慎重的。(3)为了避免用户向电网输送谐波,需要对电网谐波进行管理。(4)通过合理的措施消除过电压。
参考文献
[1]本刊编辑部.浅谈中压电流互感器常见问题———对中压电流互感器运行经验与体会[J].电气工程应用,2017(03):29~32.
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