电压互感器二次回路压降产生的原因是什么

电压互感器二次回路中含有接线盒、开关、电缆和端子等元件，当该回路中通过电流时，就会产生压降（即电压互感器二次回路线路压降，简称“二次压降”），根据欧姆定律，我们知道，电压互感器二次压降等于二次回路阻抗和该回路中电流的乘积。如果要搞清电压互感器二次压降的产生机理，就应从电压互感器二次回路阻抗和电流特性入手。
1.电压互感器二次回路线路阻抗
电压互感器二次回路中含有接线盒、开关、电缆和旋钮端子等元件，必然存在回路阻抗。从等效阻抗角度分析，电压互感器二次回路中阻抗分为:自身阻抗和接触阻抗。自身阻抗部分中电缆的阻抗占主体，其原因是电压互感器二次回路使用电缆的长度在100米及以上，为此选择电缆的截面对其阻值具有较大影响；接触阻抗部分是接线盒、开关和旋钮端子等元件为实现连接目的产生的接插、旋转阻抗之和，这部分阻抗随着环境、时间的变化而变化，具有一定的时变性，比如环境相对湿度增加，将会导致接触阻抗减小，当接触点锈蚀后，接触阻抗又会增大，同时接触阻抗又会受到人为的影响，比如负责的维修人员定时清理接触点，这样接触阻抗就相对小一些。导线或其它元件的自身电阻属金属电阻，长期稳定不变，元件的接触电阻，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。测试中，二次线压降通常都比计算值大许多，其根本原因就是没有估计到接触电阻有如此大的变化。为此，从定性角度可以说，电压互感器二次回路的总阻抗是变化的，而且这种变化具有随机性。
2.电压互感器二次回路电流
电压互感器二次回路阻抗包含线路等效阻抗Z1和仪表等效阻抗ZL，在电势不变的条件下，二次回路中通过的电流与Z1和ZL有关。前面已经论述过，电压互感器二次回路线路等效阻抗Z1是随机变化的；在实际工作中，电压互感器二次回路仪表等效阻抗ZL也是变化的，这是由于工作需要增加或减少计量仪表数量而引起的。根据欧姆定律，我们知道电压互感器的二次回路内通过的电流也是变化的，且具有一定的随机性。
3.克服电压互感器二次回路电压降的措施
1采用专用计量回路:包括专用的电压互感器二次计量绕组，避免继电保护、测量回路对计量回路的影响；采用专用的计量二次电缆及专用的开关、熔断器、接线端子等。采用此措施可从设备配置的角度减少了电压互感器二次回路电压降，但由于还存在开关、熔断器、接线端子等没备，因它们的接触电阻较大造成的PT二次压降较大，难于满足《电能计量装置技术管理规程》，对I、II类用于贸易的电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%的要求。
2缩短一次电缆长度、增加一次导线截面:此措施可减少二次电缆导线的电阻，但由于还存在开关、熔断器、接线端子等设备，不能从根本上解决PT二次压降问题。
3取消PT二次回路的开关、熔断器、端子排等:此措施可避免开关、熔断器、端子排的接触电阻造成的PT二次压降，但取消开关、熔断器设备后，计量二次回路的失去故障保护，后果严重，不宜采用。
4将电能表装在PT二次侧出口外:此措施与缩短二次电缆长度、增加二次导线截面的措施相仿，不能从根本上解决PT二次压降问题，还存在维护不方便等问题
5调快电能表:此措施可临时性地解决PT二次压降问题，但在开关、熔断器、接线端子上形成的接触电阻是变化的，随着时间的推移，导体接触部位逐渐老化，其接触电阻亦逐渐增大，PT二次压降增大。同时，此措施在电能计量管理规定上是不允许的。
6对PT二次回路实施定值补偿:此措施与调快电能表的措施相仿，只能临时性地解决PT二次压降问题，不能实施动态补偿。
7采用PT二次压降自动补偿装置:此措施能实时自动跟踪PT二次回路压降变化值，并根据其变化值实施补偿，能实现动态补偿，使补偿后的二次回路压降满足《电能计量装置技术管理规程》的要求，达到厂提高计量精度、减少计量损失的目的。在这里简要介绍几种常用补偿装置：
（1）定值补偿器(即铁磁型补偿器)。它的设计思想是认定二次回路阻抗不变测得当时压降的比差和角差利用自耦变压器比差抽头补偿比差、移相器补偿角差来实现补偿目的。
（2）电流跟踪补偿器。设计思想认为二次回路压降是PT二次电流流经二次回路阻抗产生的。只要检测出二次电流变化值，经电子线路处理后获得补偿电压值再反相送入PT二次回路来降低PT二次回路压降。
（3）电压自动跟踪式补偿器。电压自动跟踪式补偿器具有负反馈自动平衡的工作原理由补偿器产生一个与电压互感器(PT)二次回路压降大小相等、方向相反的电压与电能表入口端电压叠加使电能表入口端电压与电压互感器二次出口端电压趋于相等。
电压跟踪式补偿器为自动跟踪补偿二次压降的动态补偿器，目前国内基本上是使用这种类型的补偿器。

由于电压互感器二次回路中存在接线盒、开关以及电缆等元件，所以电压互感器的二次回路阻抗的存在不可避免。二次回路阻抗可分为自身阻抗和接触阻抗两种。
由于电压互感器的二次回路中电缆长度大于100米，而横截面积过小，因此电缆的阻抗是自身阻抗的最大组成部分。根据规定，连接电缆的截面积应该按照允许的电压降来计算，同时应大于2.5mm，在实际工作中主要采用6mm。适当的选取电缆的截面积可以有效减少阻抗，但并不能完全免除电缆阻抗的存在。
其次接触阻抗主要是由接线盒等原件产生的接插、旋转阻抗。这类阻抗会因为环境和时间产生变化，并且其变化值的范围很大同时不可预测。由于其阻值受到接触点状态、压力以及氧化程度等因素的影响，因此为了尽可能的减小接触电阻，需要维修人员经常定时清理接触点，及时更换锈蚀的元件。
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。由于工作需要，会增加或减少计量仪表的数量，因此在实际情况下，电压互感器二次回路仪表的等效阻抗也是随时变化的，综上所述，其电流也是随机变化的，当电压互感器二次回路中电流较大时，可采取以下措施：
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。此方法可有效减少回路电流。但由于还存在开关、熔断器、接线端子等没备，因它们的接触电阻较大造成的PT二次压降较大，难于满足规定中规定的用于贸易的电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%的要求。

2、单独引出电能表。专用电缆对于计量绕组表较多的情况，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。
5、装设电子电能表。电子电能表功能全，往往1只表可代替有功、无功，最大需量及复费率等表，因而可减小电能表计数量，同时电子电能表输入阻抗高，单只表负载电流只有30mA左右，因而使得电压互感器二次回路电流大大降低，压降也就较小。
在上述5种减小电压互感器二次回路电流的方法中，采用专用计量回路和装设电子电能表的效果明显，而且易于实现。但使用上述方法减小电压互感器二次回路电流方案，只能有效降低回路中电流到一定值，因为该值是由仪表数量和仪表阻抗性质决定的，一旦接线形式和连接仪表数量确定了，二次回路电流的大小就基本确定了，即由于电压互感器二次回路接线特点决定了二次回路电流，无论采用何种方法，电压互感器二次电流不可能等于零。
三、增加补偿装置
目前补偿器种类较多，从原理上分主要有定值补偿式、电流跟踪式、电压跟踪式3种。虽然在方法是可行的，但并不提倡，这里也就不再赘言。
四、其他方法
1、取消PT二次回路的开关、熔断器、端子排等：此措施可避免开关、熔断器、端子排的接触电阻造成的PT二次压降，但取消开关、熔断器设备后，计量二次回路的失去故障保护，后果严重，不宜采用。
2、调快电能表：此措施可临时性地解决PT二次压降问题，但在开关、熔断器、接线端子上形成的接触电阻是变化的，随着时间的推移，导体接触部位逐渐老化，其接触电阻亦逐渐增大，PT二次压降增大。同时，此措施在电能计量管理规定上是不允许的。
3、对PT二次同路实施定值补偿：此措施与调快电能表的措施相仿，只能临时性地解决PT二次压降问题，不能实施动态补偿。