1、概述
高壓互感器在電磁原理上相當(dāng)于空載運(yùn)行的變壓器。高壓互感器的額定變比為：
kr=Upr/Usr
式中Upr—額定一次電壓，V
Usr—額定二次電壓，V
這是高壓互感器的理想狀態(tài)，但實(shí)際高壓互感器有電流通過(guò)，它們?cè)谝?、二次繞組中產(chǎn)生阻抗壓降，使得一、二次電壓之比偏離變比，同時(shí)一、二次電壓在相位上也有差異，這些差異就是高壓互感器的誤差，其中數(shù)值上的差異稱作電壓誤差或比值差，相位上的差異稱作相位差。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高壓互感器的誤差有限值規(guī)定，如果高壓互感器誤差超過(guò)規(guī)定的限值，便需要調(diào)整它們到限值以內(nèi)，即進(jìn)行誤差補(bǔ)償。
高壓互感器的相位差通常較小，無(wú)需處理，而電壓誤差較大，往往超過(guò)限值。本文僅涉及誤差的補(bǔ)償話題。
按照GB20840.3-2012中定義高壓互感器的電壓誤差即比值差
ε定義為：
ε=（kr·Us-Up）/Up×100，%
式中Up——實(shí)際一次電壓，V
Us——施加Up時(shí)的實(shí)際二次電壓，V
多數(shù)情況下，高壓互感器的電壓誤差為負(fù)值，即實(shí)際二次電壓低于相應(yīng)的一次電壓除以變比，設(shè)法增大二次電壓便可使誤差向正方向變化。常用方法是調(diào)整匝數(shù)，常稱匝數(shù)補(bǔ)償。在既定的電壓下，減少一次匝數(shù)將提高每匝電勢(shì)，或者增加二次匝數(shù)，皆可增大二次電壓，縮小電壓誤差負(fù)值。
高壓互感器并聯(lián)在高壓電網(wǎng)上，一次電壓為系統(tǒng)額定電壓，一次繞組匝數(shù)一般設(shè)計(jì)在幾萬(wàn)匝，對(duì)于0.2級(jí)高壓互感器，一次繞組補(bǔ)償匝數(shù)可以達(dá)到幾百匝，所以一次補(bǔ)償稱為整數(shù)匝補(bǔ)償。由于高壓互感器二次電壓很低（如57.7V或100V），二次繞組只有幾十匝，即使調(diào)整一匝所引起的電壓變化百分?jǐn)?shù)就可能超過(guò)誤差限值，所以，二次不能采用整數(shù)匝補(bǔ)償，需通過(guò)輔助高壓互感器將單匝電勢(shì)進(jìn)行細(xì)分，得到若干分之幾匝的電勢(shì)，相當(dāng)于采用了分?jǐn)?shù)匝，也可稱為分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償。
下面本文就高壓互感器誤差補(bǔ)償方式及誤差調(diào)節(jié)用輔助高壓互感器的設(shè)計(jì)以及接線進(jìn)行論述。
2、高壓互感器誤差補(bǔ)償?shù)膸追N方式
電壓誤差補(bǔ)償?shù)姆绞接泻芏?，?jīng)常使用的有以下幾種。
2.1整數(shù)匝補(bǔ)償
如前所述，這是調(diào)整一次繞組匝數(shù)的方式，通常是減少一次匝數(shù)，獲得正值的誤差補(bǔ)償，又稱減匝補(bǔ)償，其補(bǔ)償原理如下。
若減匝前的每匝電勢(shì)為：
ezr=Upr/Npr
那么，減匝后的每匝電勢(shì)將是：
ez=Upr/Np
式中Upr——額定一次電壓，V
Npr——額定一次匝數(shù)
Np——減匝后的實(shí)際一次匝數(shù)
顯然，每匝電勢(shì)增加的百分?jǐn)?shù)就是二次電壓增加的百分?jǐn)?shù)，則電壓誤差補(bǔ)償值為：
εb=（εz-εzr）/εzr=（Npr-Np）/Np
εb=Nb/Np×100，%
式中，Nb稱為補(bǔ)償匝數(shù)。因?yàn)?/span>Nb一般很小，而實(shí)際一次匝數(shù)與額定一次匝數(shù)的差別也很小，因此誤差補(bǔ)償值通常用下式計(jì)算：
εb=Nb/Npr×100，%（1）
2.2輔助高壓互感器補(bǔ)償
輔助高壓互感器補(bǔ)償用于調(diào)整二次匝數(shù)，即相當(dāng)于分?jǐn)?shù)匝的補(bǔ)償。根據(jù)輔助高壓互感器受電方式不同（即主高壓互感器二次繞組為輔助高壓互感器供電的方式不同），可
以有以下幾種補(bǔ)償方式。
2.2.1高壓互感器串聯(lián)補(bǔ)償方式
由主高壓互感器低壓側(cè)只有一匝的輔助繞組給輔助高壓互感器供電，接線原理圖如圖1所示，將這種補(bǔ)償方式稱作串聯(lián)補(bǔ)償。
圖1的兩種方案中，輔助高壓互感器的二次繞組Nf2與主高壓互感器二次繞組串聯(lián)，這樣就在主高壓互感器的二次回路中疊加了一個(gè)電勢(shì)，從而對(duì)誤差起到補(bǔ)償作用。改變圖1（a）中的Nf2/Nf1或者圖1（b）中的Nf1就可以調(diào)整補(bǔ)償值，改變Nf2的極性則變補(bǔ)償值的符號(hào)，起到正或負(fù)的補(bǔ)償。
（a）的方案，輔助高壓互感器繞制Nf2的導(dǎo)線截面應(yīng)參照3.3節(jié)，依據(jù)突發(fā)短路電流進(jìn)行選取；而圖1（b）中輔助高壓互感器的二次繞組Nf2只有1匝或幾匝，只要將主高壓互感器的二次引出線穿過(guò)輔助高壓互感器的鐵心窗口即可，圖1（b）是經(jīng)常采用的方案。
以圖1（b）為例，輔助高壓互感器的一次繞組匝數(shù)為Nf1，由主高壓互感器低壓側(cè)只有一匝的附加繞組供電，其每匝電勢(shì)為efz=ezr/Nf1，其中ezr=Usr/Nsr。
輔助高壓互感器二次也只有一匝，它與主高壓互感器的二次繞組串聯(lián)，因此主高壓互感器二次電壓得到補(bǔ)償電壓ub。
ub=ezr/Nf1，V
因而誤差補(bǔ)償值為：
εb=ub/Usr=ub/（ezr·Nsr）
εb=1/（Nsr·Nf1）×100，%（2）
式中Usr——主高壓互感器額定二次電壓，V
Nsr——主高壓互感器額定二次匝數(shù)
Nf1——輔助高壓互感器一次繞組匝數(shù)
補(bǔ)償匝數(shù)為主高壓互感器二次繞組單匝的1/Nf1。
2.2.2高壓互感器并聯(lián)補(bǔ)償方式
由主高壓互感器的整個(gè)二次繞組給輔助高壓互感器供電，輔助高壓互感器類似主高壓互感器的負(fù)荷并聯(lián)在主高壓互感器的二次側(cè)，接線方式如圖2所示，將這種補(bǔ)償方式稱作并聯(lián)補(bǔ)償。
從圖2可知，輔助高壓互感器的每匝電勢(shì)為：efz=Usr/Nf1
輔助高壓互感器二次繞組Nf2中的電勢(shì)就是對(duì)主高壓互感器二次電壓的補(bǔ)償值，所以該補(bǔ)償方式對(duì)電壓誤差的補(bǔ)償值為：
εb=（ef·zNf2）/Usr
εb=Nf2/Nf1×100，%（3）
式中，Nf1和Nf2分別為輔助高壓互感器一、二次繞組的匝數(shù)。
實(shí)際補(bǔ)償電壓為主高壓互感器二次電壓的Nf2/Nf1，所以補(bǔ)償匝數(shù)為主高壓互感器二次繞組匝數(shù)的Nf2/Nf1，作用也是分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償。
2.2.3輔助高壓互感器并聯(lián)補(bǔ)償接線方式
對(duì)于無(wú)中間抽頭的高壓互感器二次繞組，輔助高壓互感器并聯(lián)補(bǔ)償?shù)慕泳€方式如圖2所示。對(duì)于頻率為60Hz的國(guó)家，其高壓互感器的要求通常是二次繞組帶抽頭，對(duì)于同一繞組其二次電壓有115V和115/√3V（或66.4V）兩個(gè)電壓，對(duì)于這種高壓互感器，當(dāng)抽頭和滿匝準(zhǔn)確級(jí)要求相同時(shí)，由于設(shè)計(jì)時(shí)繞組的匝數(shù)必須為整數(shù)，滿匝和抽頭的匝數(shù)比滿足不了√3的倍數(shù)關(guān)系，因此造成抽頭和滿匝的誤差差異較大，該差異本身有時(shí)就已超過(guò)誤差限值，這種情況下必須首先使用輔助高壓互感器單獨(dú)對(duì)抽頭或滿匝進(jìn)行分?jǐn)?shù)匝補(bǔ)償，使抽頭和滿匝的誤差值接近，然后再?gòu)囊淮蝹?cè)用整數(shù)匝補(bǔ)償方式將抽頭和滿匝的誤差同時(shí)調(diào)節(jié)到誤差限值以內(nèi)。這種誤差調(diào)節(jié)的接線方式如圖3所示。
圖3（a）、（b）、（c）是將輔助高壓互感器接在主高壓互感器的二次抽頭端子X2-X3之間，圖3（d）、（e）和（f）是將輔助高壓互感器接在主高壓互感器的滿匝端子X1-X3之間圖3（c）、（e）的接線用于調(diào)接線可同時(shí)調(diào)整滿匝和抽頭的誤差，當(dāng)Nf21=Nf22時(shí)可用X3引線進(jìn)行補(bǔ)償而不必同時(shí)使用X1和X2兩根引線補(bǔ)償（這兩種情況不常用，一般情況下可以從一次側(cè)用整數(shù)匝補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)）。如果用N13和N23分別代表主高壓互感器二次繞組滿匝和抽頭的匝數(shù)，那么，按照2.2.2節(jié)的分析，圖3各接線方式下，誤差補(bǔ)償值可如下計(jì)算。
圖3（a）、（d）接線方式分別是抽頭供電補(bǔ)償抽頭及滿匝供電補(bǔ)償滿匝，按式（3）計(jì)算。
圖3（b）接線方式是抽頭供電補(bǔ)償滿匝，計(jì)算方式為：
εb=Nf2/Nf1·N23/N13×100，%（4）
圖3（e）接線方式是滿匝供電補(bǔ)償抽頭，計(jì)算方式為：
εb=Nf2/Nf1·N13/N23×100，%（5）
圖3（c）接線方式，滿匝和抽頭的誤差補(bǔ)償值可分別按式（4）和式（3）計(jì)算。
圖3（f）接線方式，滿匝和抽頭的誤差補(bǔ)償值可分別按式（3）和式（5）計(jì)算。
