电压互感器对电能计量的影响和应对措施
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。

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。

二、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。

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》DL/T448-2000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。

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
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。

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：
（1）电压互感器二次回路更换更大截面积导线;
（2）定期打磨接插元件、导线的接头，尽量减小接触阻抗。

但无论采取何种处理手段，都只能将二次回路阻抗减小到一个数值，不能减小到零。

2.减小回路电流
一般情况下，电压互感器二次计量绕组与保护绕组是分开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于200mA，因而现场测试若发现电压互感器一次回路电流大于200mA时，可采取以下措施减小电流：
（1）采用专用计量回路
目前电压互感器二次一般有多个绕组，且计量绕组与保护绕组各自独立。

否则电压互感器二次回路电流较大。

（2）单独引出电能表
专用电缆对于计量绕组表计较多的情况，即使该绕组负载电流较大，但通过专用电缆的电流因只有电能表计的负载而减小，因而电能表计回路的电压互感器二次回路压降也较小。

（3）选用多绕组的电压互感器
对于新建或改造电压互感器的情况，有的电压互感器有两个二次主绕组和1个辅助绕组，可取主绕组中的1个作为电能计量专用二次绕组，这样该回路因只接有电能表而使电流较小，从而压降也较小。

（4）电能表计端并接补偿电容
由于感应式电能表电压回路为电压线圈，电抗值较大，使得流过电压线圈的电流即电压互感器二次回路电流无功分量较大，电压互感器二次回路负载功率因数较低。

采用在电能表电压端子间并接补偿电容的方法，可以降低电压互感器二次回路电流的无功分量，从而降低电压互感器二次回路电流，达到降低压降的目的。

实际并接电容时，应选好电容值，一般以压降的角差最小为最佳选值。

还应注意电容的耐压，以保证可靠性。

但是此措施由于未被有关部门完全认可，所以并未被广泛采用，建议慎重使用。

3.增加补偿装置（虽然是不提倡，但是在方法是却是可行的，许多文献上都有这个方法）
目前补偿器种类较多，从原理上分，主要有3种：定值补偿式、电流跟踪式、电压跟踪式。

3.1定值补偿式
定值补偿式补偿器根据其工作原理可以分为有源定值补偿器和无源定值补偿器。

无源定值补偿器的工作原理是利用自祸变压器补偿比差，利用移相器补偿角差。

利用此补偿器可以将电能表计端电压与电压互感器二次端电压幅值与相位调至相等，从而达到补偿的目的。

有源定值补偿器的工作原理是在电压互感器二次回路中计量仪表接入端口
处串入一个定值的电压源，达到提高计量仪表的入口电势以抵消二次压降影响的目的。

总之，定值补偿器在电压互感器二次回路阻抗和回路电流不变的前提下，能够对二次压降进行有效补偿，由于不能跟踪电压互感器二次回路阻抗和回路电流发生变化而引起二次压降的变化，因此不可避免地引起电压互感器二次综合压降欠补偿或过补偿现象发生。

由此可以说，定值补偿装置（无论是有源的，还是无源的）在设计时就存在缺陷，是绝对禁止用于二次压降补偿的。

3.2电流跟踪式
电流跟踪式补偿器基本原理是利用电子线路通过对电压互感器二次回路电流的跟踪产生一个与二次回路阻抗大小相等的负阻抗，最终使二次回路总阻抗等效为零。

这样，即使有PT二次回路电流的存在，由于回路阻抗为零，压降也为零。

这种补偿器对于二次线路较长的，可补偿线阻。

对于PT二次负载不稳定、二次电流变化的回路，由于二次回路总阻抗等效为零，可以保持压降为零。

但对于二次回路阻抗变化的情况，则不能自动跟踪，也就是说，如果熔体电阻或接点接触电阻发生改变，则回路等效阻抗就不为零了，这是该补偿器的局限性。

3.3电压跟踪式
电压跟踪式补偿器的原理是通过一取样电缆，将电压互感器二次端电压信号与电能表计端电压信号进行比较，以产生1个与二次回路压降大小相等，方向相反的电压叠加于电压互感器二次回路，使电压互感器二次回路电压降等效为零。

当电压互感器二次回路电流或阻抗改变导致回路电压改变时，补偿器自动跟踪压降的变化并产生相应变化的补偿电压叠加于电压互感器二次回路，以保持回路压降始终为零。

因而这种补偿器几乎适用于所有场合，唯一不足的是需同时敷设一条从电压互感器二次端电压信号取样的电缆。

目前应用较多，效率较高的二次压降自动补偿装置，在这里就不详细说明了。

三、结语
综上分析，电压互感器二次回路线路压降由二次等效阻抗和二次回路电流共同影响。

这两个影响因素又随环境和工况不同而变化:二次等效阻抗又随环境的变化而变化，二次电流也随二次运行方式的不同而改变。

若要达到国家颁布的电能计量装置技术管理规程和电能计量装置检验规程SD109-83的要求，必须揭示PT二次压降的产生机理，并设计补偿办法，对电压互感器的二次负荷进行补偿。

电压互感器二次压降的治理措施有降低二次回路阻抗、减小回路电流和加装补偿装置三种。

降低二次回路阻抗、减小回路电流两种方法在保证二次压降原有性质的基础上，可以有效降低二次压降，但不能保证二次压降始终不大于电压互感器二次出口电压的0.25%要求；加装电压跟踪式补偿装置，可以保证二次压降始终不大于电压互感器二次出口电压的0.25%要求，但要注意电压互感器二次压降单向性的特点，确保欠补偿才是有效的。