电压互感器的工作原理和误差分析

电压互感器的工作原理与电力变压器相似，同样是由相互绝缘的一、二次绕组绕在公共的闭合铁芯上组成的，其内部结构和接线符号分别如图2.10 （a）、（b）所示，其一次绕组与被测负载并联，二次绕组与测量仪表的电压线圈并联。与电力变压器的主要区别其一是两者容量不同，其二是电压互感器的二次负荷——电能表电压测量回路的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运行的变压器。

电压互感器是一个降压变压器，N1匝数多，N2匝数少，若忽略激磁电流和二次电流在一、二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降，那么一、二次绕组的电压均与匝数成正比，得到

即

图2.10　电压互感器的内部结构和接线符号

（a）内部结构；（b）接线符号

额定变比定义为一次额定电压与二次额定电压之比，也称为额定电压比，以KU表示标在铭牌上，即

电压互感器的误差主要来源于激磁电流和二次电流在一、二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降。比差用fU表示(www.xing528.com)

式中：U1为实际一次电压有效值；U2为实际二次电压有效值；KU为额定变比；K′U为实际变比。

fU一般为负值，因此制造电压互感器时，N2的匝数要适当增多几匝，以补偿实际电压互感器由于激磁电流和二次电流在一、二次绕组的铜电阻和漏抗中的压降引起的负的比差。为减小误差，可在绝缘允许的情况下，减小一、二次线圈间的间隙，以减小其漏磁阻抗。电压互感器的角差δU用 “′”表示，比差和角差都可以用互感器校验装置检验出来，经过周期检定合格的电压互感器的实际变比认为等于额定变比。

电压互感器二次连接导线上有电阻，当二次电流通过二次连线时，在该二次连线的电阻上会产生压降，使加在电能表两端的电压U.′2小于电压互感器二次绕组出线端的端电压U.2，从而产生负误差，少计电量。以单相电压互感器为例，二次连线电阻上的压降必定引起负误差，如图2.11所示。

从图2.11 （b）相量图可知，二次连线电阻上的压降为

其绝对值大于零，并且与r成正比，与二次连线上的电流I.U也成正比，使相量 的有效值小于相量 的有效值，同时还产生额外的角差。因此用于计量的电压互感器二次回路应独立，只能并接有功、无功电能表的电压线圈，不允许再并接其他监视仪表和继电保护装置的电压线圈，以保证电压互感器二次阻抗很大（电压线圈并得越多，总并联阻抗越小，越大，二次负荷越重），限制 的大小。因此TV二次连接不能太长太细，须用截面积不小于2.5mm2的单芯铜线，以限制r不至于太大，最终达到使ΔU.尽可能小的目的。

图2.11　单相电压互感器二次连线电阻压降引起负误差

（a）原理图；（b）相量图

DL/T 448—2000 《电能计量装置技术管理规程》规定： “I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其二次额定电压的0.2%；其他电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其二次额定电压的0.5%。”