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测量用互感器：电力互感器 实验室用互感器（标准互感器）
制造依据：电力互感器 ： 国家标准GB 1208和GB 1207（IEC 186和IEC 187）实验室用互感器 专业标准ZBY 096和ZBY 097
电力互感器 国家计量检定规程JJG1021 实验室用互感器 国家计量检定规程JJG313 JJG314
（国家质检总局2010年11月颁布的JJG313-2010和JJG314-2010已不包括电力互感器检定内容了）
GB 1207规定，电压互感器铭牌应有型号、标准代号、设备最高电压、额定一次电压及额定二次电压、额定输出及相应的准确度等级等参数。
1. 我国规定用汉语拼音字母组成电压互感器型号，按字母排列顺序，分别表示结构类型，绝缘方式及用途。表7-2-1列出了各字母所表示的内容。
表7-2-1 电压互感器型号的意义
字母排列顺序 1 2 3 4 代 号 定 义 J-电压互感器 HL-仪用电压互感器 D-单相 S-三相 G-串级结构 J-油浸式 G-干式 C-瓷箱式 Z-浇注绝缘 F-胶封式 J-接地保护 W-三相五柱 B-三柱带补偿线圈 2. 作为电压互感器性能基准的一次绕组、二次绕组及零序绕组的工作电压称为额定电压。额定一次电压与额定二次电压之比称为额定电压比，用不约分的分数表示。GB 1207规定，额定一次电压以6、10、15、35、110、220、330、500kV以及它的1/3倍数为标准值。额定二次电压以100V和100V/3为标准值。零序电压线圈以100V和100V/
3为标准值。
3. 电力线路上和实验室使用的0.01级到1级电压互感器，在二次负荷25%~100%额定值范围内，电压变换误差限值见表7-2-2。
表7-2-2 电压互感器误差限值（在下列电压百分数时）
准确级 0.01 0.02 0.05 0.1* 0.2* 0.5 1.0 比值差±（%） 120 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 100 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 80 0.01 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 50 0.015 0.03 0.075 0.15 0.3 — — 20 0.02 0.04 0.1 0.2 0.4 — — 120 0.3 0.6 2 5 10 20 40 100 0.3 0.6 2 5 10 20 40 相位差±（′） 80 0.3 0.6 2 5 10 20 40 50 0.45 0.9 3 7.5 15 — — 20 0.6 1.2 4 10 20 — — *使用在电力系统中0.2和0.1级电压互感器，额定电压20%和50%两点的误差不作规定
0.1级及以上的电压互感器，属于计量标准器具，用于检验低等级的电压互感器，或者作为作为电压变换器扩大仪表铡量范围。3级以下的电压互感器用于向继电保护装置及控制设备提供驱动电压信号。
4. 电压互感器的额定输出是在额定二次电压及接有额定负荷的条件下，互感器供给二次回路的视在功率值（在规定功率因数下以伏安表示）。额定负荷是确定互感器准确级所依据的负荷值。
电压互感器的误差与二次负荷有关，因此制造时按各种准确度等级给出不同的额定输出，同时还根据电压互感器长期工作允许的发热条件给出了电压互感器的极限输出。如JSJW-10型电压互感器，铭牌上标明三种输出，即0.5级时为150VA，1级时为200VA，3级时为480VA，极限输出960VA。
5. 为了保证测量接线正确，电压互感器一次和二次绕组的出线端钮都有极性标志。GB 1207规定，一次绕组首端标记A，末端标记X，接地靖标记N。二次绕组首端标记a，末端标记x，接地端标记n。当电压互感器有多个二次绕组时．各对应绕组分别标记1a-1x(1n)，2a-2x(2n)，A和a(或X和x，N和n)称为同名端。它们在任意时刻都具有相同的极性，这种相位关系称为减极性。通常把标有A和a的出线端，称为极性端。极性端在电路图上，常用星号或小园点标记在表示一次与二次电压绕组的图形附近。
二、 电压互感器的基本结构 三、 电压互感器的工作原理
??0
?U1W1W2?U2Zb
图7-2-5 电磁式电压互感器工作原理图
如果电压互感器没有误差时 Kn=U1n/ U2n= E1/ E2= N1/ N2
I1Z1I2I0Z?2?U1ZmU?2Z?b??E1?E2图7-2-6 电压互感器T型等效电路
电压互感器T形等效电路，如图7-2-6所示。r1和x1是一次线圈的电阻和漏抗，图中Z1=r1+jx1。r′2和x′2是二次线圈的电阻r2和漏抗x2归算到一次侧的值，图中Z′2=r′2+jx′2。Zb=Rb+jXb是二次负荷阻抗归算到一次侧的值，归算关
2
222??K12系为r2r2，x?2?K12x2，Z?b2?K12Zb2，K12=W1/W2为一次线圈与二次线圈的匝数比。Zm为一次线圈的励磁
阻抗。
?比??落后90°根据电压互感器的T形等效电路，可作出相量图如图7-2-7。先沿ox轴方向作出磁通相量??0，，E01??落后一个阻抗角α，???减?加上??，EI0比??0领先Ψ角，?I0和-?I2相加得到?I1，-EI1在r1和x1上的压降得到UI2比E2211?。当I2=0即电压互感器空载时，U???E??。当X?=0即电压互感器负荷是电阻性去?I?2在r′2和x′2上的压降得到Ub222?和?情况，负荷阻抗角φ=0，UI2相量有同一方向 2?U1?I1x1?I1r1?-E1I0?I1-?I?2???U2?-?I?r22?-?I?2x2?I?2αφ??0???E??E12图7-2-7 电压互感器相量图
四、 电压互感器的误差 误差的原因：
当电压互感器一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中产生一个磁通φ0，同时也会形成激磁电流I0。由于一
次绕组存在电阻和漏抗，所以I0就要在这内阻抗上产生电压降，这就形成了电压互感器的空载误差。当二次绕组接有负荷时，二次绕组中产生负荷电流，为了保持磁通的一致，此时一次绕组中也增加一个负荷电流分量，由于二次绕组也存在电阻和漏抗，所以负荷电流就要在一、二次绕组的内阻抗上产生电压降，这就形成了电压互感器的负载误差。由此可见，电压的误差主要由激磁电流在一次绕组内阻抗上产生的电压降和负荷电流在一、二次绕组的内阻抗上产生的电压降所引起的。
图7-2-5 电磁式电压互感器工作原理图?U1??0W1W2?U2Zb 3
?与折算到一次侧的二次电压-U??在数值上和相位由于激磁电流?I0和负荷电流?I2的影响，使实际的一次电压U12上都不相同，因而存在比值差和相位差。 比值差： f=（KNU2-U1）/U1
其中KN为额定电压比U2和U1为实际二次和一次电压有效值。 相位差：
??与一次电压相量U?之间相位之差，??超前U?，把旋转180°后的二次电压相量-Uδ表示，单位为分或厘弧度。如果-U2121相位为正。如滞后，相位差为负。
根据电压互感器误差的定义，并考虑到δ角很小，电压互感器误差也可表示为 ?+x2)sinφ)]( %) f = -( 100I0/U1) (r1sinΨ+x1cosΨ)-(100I2/U2)[(r1?+r2) cosφ+(x1?+x2)sinφ)]( %) （7-2-1） = -( 100Ym) (r1sinΨ+x1cosΨ)-(100Y)[(r1?+r2) cosφ+(x1
?+x2) cosφ)](′ ) δ = (3438I0/U1) (r1cosΨ-x1sinΨ)+(3438I2/U2)[(r1?+r2) sinφ-(x1?+x2) cosφ)](′ ) （7-2-2） = (3438 Ym) (r1cosΨ-x1sinΨ)+(3438 Y)[(r1?+r2) sinφ-(x1?为一次绕组的电阻和漏抗折算到二次侧的值。折上述式子中，第一项为空载误差，第二项为负荷误差。r1?和x12??K2算关系为r1??K2x，K21?W2/W1为二次绕组与一次绕组的匝数比。Y –二次负荷导纳 ，Ym-激磁导r，x1211211纳
激磁导纳
?可看作是其大小等于1/Zm，如果电压互感器一次绕组匝数不多 I0/UYm=?1Ym?L2?f?SN2 （7-2-3）
把铁芯参数μ、S、L和线圈参数N代入上式，可以得到Ym的值。如果电压互感器一次绕组匝数很多，则图7-2-6的等效电路上Ym两端应并联一个电容器C0，当C0的电容量足够大时，I0由电感性变成电容性。具有这种特性的电压互感器，不容易与线路对地的分布电容和开关断口并联电容产生铁磁谐振，可以提高电力系统运行的安全性。
二次负荷导纳
?，它是由其大小等于二次负荷视在功率值除以二次电压平方值，即Y?S/U2。也可以用互感器校验I2/UY=?b22仪的导纳测量回路直接测量。
五、 影响电压互感器误差的各种因素
1、电压对误差的影响
0e32120123dUP/UN P80100120f1---5VA，cosf=12---5VA，cosf=0.83---20VA，cosf=1
图7-2-8 电压互感器电压与负荷特性4
电压互感器的误差与一次电压的关系，如图7-2-8所示。当一次电压远低于额定电压时，铁芯磁密度低，I0/U1
的值比较大，Ψ角较小，比值差偏负，相位差偏正。随着一次电压增加，铁芯磁密度增加，I0/U1的值变小，Ψ角变大，比值差向正方向变化，相位差向负方向变化。当一次电压继续增大，铁芯磁密超过某一数值后(0.8~0.9特斯拉)，I0/U1的值再变大，Ψ角再变小，比值差向负方向变化，相位差向正方向变化。
空载比值误差的绝对值和空载相位差随着电压的增大，均先减小，然后增大。 2、负荷对误差的影响
电压互感器的误差与二次负荷的关系。从互感器的误差公式可知，负荷误差只与绕组内阻抗和负荷导纳有关。负荷误差是由于负荷电流在一次及二次线圈电阻和漏电抗上的电压降产生的。
如果电压互感器空载下的比值差f0，相位差δ0已测定，再测量它在额定负荷Ze，cosφ=l时的比值差和相位差δe，就可以通过计算得到任意负载Zb下的比值差f和相位差δ。
一般来说，电压互感器在负荷增大时，比值差向负方向变化，相位差则视不同情况，可能向正方向变化，也可能向负方向变化。
电压互感器在负荷的功率因数减小时，比值差变化不大，方向可正可负，相位差则向正方向变化。 3、绕组匝数对误差的影响
匝数多——激磁导纳减小——空载电流减小 匝数多——Z1和Z2显著增加
因而空载误差变化不大，负载误差显著增大 4、铁心平均磁路长度对误差的影响
L与Ym成正比，空载误差与Ym成正比，所以L与空载误差成正比 5、铁心材料和磁密对误差影响
空载误差与激磁导纳成正比，与铁心的磁导率成反比 6、电源频率对误差影响
当电源频率降低或升高时，铁心磁密会随着增大或减小，如果铁心不饱和，则对空载误差影响不大。
由于绕组的漏抗与电源频率成正比，负载误差将随频率增大而增大。在高压互感器中，漏电容电流也和频率成正比，也会影响互感器的误差。
六、 电压互感器的误差补偿 电压互感器的比值差补偿
常用一次线圈减匝方法，减匝后，I0/U1的值基本不变，但实际电压比减小，U2增大，使KNU2-U1的值向正方向变化。如果补偿量不足一匝，也可以象电流互感器那样用分数匝补偿。有多个二次线圈的电压互感器，可以在各自的二次线圈上进行匝数补偿。
电压互感器的相位差补偿
常用二次侧并联电容器方法。它的作用是改变二次负荷，使φ角向负方向变化，结果使比值差向正方向变化，相位差向负方向变化。为了保证电力系统安全，电力互感器不允许使用二次并联电容器补偿。
电压互感器的电压误差特性虽然可以用非线性电感元件补偿，但也造成较显著的波形失真，一般不宜采用。在
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