专利名称：在低压侧测量工频试验电压的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电压测量装置，属于国际专利分类表G01R19/00，特别涉及一种在试验变压器低压侧测量工频试验电压的装置。
对电工设备进行工频耐压试验时，由于试验变压器自身阻抗的影响，只有当被试品的电容量很小时，才可近似地将试验变压器低压侧电压乘以电压比K计算出高压值。被试品电容量较大时，加于被试品上的试验电压将显著大于按电压比K计算的值，即通常所称的“容升”现象。所以准确测量试验电压目前都是采用电容分压器、互感器等设备在高压侧进行测量。但这些高压测量设备由于必须承受很高的电压，所以体积大，造价高，也不便携带使用。
本人获得授权的实用新型“工频试验电压测量装置”(ZL95222643.X)，通过对低压侧电压进行补偿，使补偿后的低压侧电压乘以电压比K等于高压侧试验电压，实现了在低压侧测量，代替了高压测量设备。但该实用新型存在下述两个缺点1，该测量装置是对试验变压器的阻抗电压及保护电阻R1上的电压降之和进行补偿。但实际上保护电阻R1大多数是水电阻，由用户自行配制。当制造带有测量装置的试验变压器时，除非同时提供保护电阻R1，否则无法在出厂前进行测量装置的整定。
2，电流互感器容量为40VA，体积较大，装在试验变压器内部占空间较大，且制造费事。
本实用新型的目的在于避免上述的两个缺点，提供一种新的在试验变压器低压侧测量工频试验电压的装置。
上述目的是通过对实用新型“工频试验电压测量装置”(ZL95222643.X)进行下列改进达到的
1，本实用新型只对试验变压器的阻抗电压进行补偿，略去保护电阻R1上的压降。这样就可以在试验变压器出厂前配套并整定测量装置。
2，取消了原实用新型“工频试验电压测量装置”(ZL95222643.X)中的电流互感器及其两侧的分接开关。本实用新型的测量装置在一次侧测量试验电压时，补偿电压UB经微型电压互感器9取得，电压互感器9的容量不到1VA，体积小，占位小，制造也方便。当在电表线圈测量试验电压时，电压互感器可以不用。标准ZBK41006-89《试验变压器》规定，容量5kVA及以上的试验变压器均装设电表线圈，所以对于大多数试验变压器，都可在电表线圈测量试验电压，本实用新型的测量装置简化为测量阻抗5.6(图2)。
以下参照附图，详细论证和描述本实用新型的工频试验电压测量装置。
图1是本实用新型所述的测量装置在试验变压器低压线圈测量试验电压的具体电路图。
图2是本实用新型所述的测量装置在试验变压器电表线圈测量试验电压的具体电路图。
图1及图2中1——试验变压器低压线圈；2——试验变压器高压线圈；3——保护电阻R1；4——被试品；5——可调电阻R；6——可调电抗X；7——试验变压器电表线圈；8——测量电压表；9——微型电压互感器。
图中虚线框内为本实用新型所述的测量装置。
为了便于分析，引用电机学中关于试验变压器一、二次电压的相量关系式U·′2=U·1-I·1(RK+R′1+jXK)(1)]]>式中_1、
——低压侧电压、电流；_′2＝_2/K——折合到低压侧的高压侧试验电压值；RK、XK——折合到低压侧的短路电阻、短路电抗值；R′1＝R1/K2——折合到低压侧的保护电阻值。
电机学从式(1)的相量图导出的试验变压器一，二次电压的标量关系式U′2≈U1-I1((RK+R′1)Cos_2+XxSin_2] (2)式(2)中_2为被试品的阻抗角。
1，在试验变压器低压线圈测量试验电压的方法忽略保护电阻R1上的压降，式(1)变为U·′2=U·1-I·1(RK+jXk)--(3)]]>因U2＝KU′2，只要测得U′2，便实现了在低压侧测量试验电压U2。将测量阻抗(R+jX)5、6串入试验变压器高压线圈2的接地点。如图1所示，试验电流I2通过它产生的压降经电压比为Kp的降压的电压互感器9产生补偿电压_B，将_B与一次电压_1反极性叠加后，加到电压表8上测量。电压互感器9主要起隔离作用，防止电源火线接地。
测量阻抗R、X调节到式(4)，(5)决定的值R=RkKKp(4)X=XkKKp(5)由图1接线可知U·B=-I·2(R+jX)/Kp--(6)]]>将式(4)、(5)及
/K代入式(6)U·B=-I·1(Rk+jXk)]]>由图可知，电压表8测得电压<p>图1为本实用新型证件卡片夹牌的主视图图2为本实用新型证件卡片夹牌的后视图图3为本实用新型证件卡片夹牌的I-I剖视图图4为本实用新型证件卡片夹牌的面板后视图图5为本实用新型证件卡片夹牌的面板后盖后视图图中1、面板 2、面板后盖 3、窄缝口 4、手取口 5、弹片装置6、“
”形槽条 7、夹子挂口 8、带子穿孔 9、筋 10、凸条块如图所示本实用新型证件卡片夹牌主要由面板1和面板后盖2粘合而成，其特征在于在夹牌左或右边设有一条窄缝口3，在面板后盖2上设有一个手取口4和弹片装置5。弹片装置5是采用在面板后盖的面上刻开一条“
”形槽条6而形成舌状弹片，并在舌状弹片里面的端口处设有一个高于面板后盖表面的凸条块10，相对应的在舌状弹片所对应的面板1的里面设有稍高于表面的两条筋9，该两条筋9之间的宽度正好与舌状弹片宽度相等，也就是正好能卡住舌状弹片，从而构成弹片装置5。弹片装置5一般设在与窄缝口3相对应的另一边的端口处；手取口4设在窄缝口3和弹片装置5之间，也可以设在窄缝口3处与窄缝口3连为一体。面反1是采用透明塑料制造的。
另外为了便于佩带在胸前，还可在夹牌的上方设有一个夹子挂口7或设有两个带子穿孔8，也可以同时设有夹子挂口7和两个带子穿孔8。
如果试验中发生高次谐波谐振，则谐振电流通过测量阻抗(R+jX)产生谐振电压的折合值，相应地补偿了谐振电压，故本装置能正确反映谐振现象。同理，对试验电压中的固有谐波，电能正确反映。
3，测量装置的接线与调试方法测量装置是有极性的。必须按图1、图2所示极性接线。图中用圆点“.”标出了各线圈的极性端，如果极性接反了，电压表指示不但没有增加“容升”部分，反而减少了它，将比U′2低很多。下面将说明调试时判明极性的方法。
测量装置与所用试验变器配套时，需调试后方能使用。现以在低压线圈测量的方法为例说明如下，在电表线圈测量时，调试方法与此相同。
按图1接线并将试验变压器高压输出端接地，在低压侧加额定电流。先将测量阻抗R、X置零，然后逐渐调大R、X值，如电压表8指示值随之减小，说明极性正确，否则应检查接线的极性，改正后再调试。反复调节R、X值，使电压表8指示为零或接近零的最小值。调好后将R、X元件滑动点固定即可，因为调试时高压侧短路，低压侧加的就是阻抗电压
。
电压表8指零说明
正好复制出倒相的阻抗电压的相量，使(6)(7)(8)式均成立，因而满足本方法的条件。由上述调试方法可知，测量装置串入高压回路引入的阻抗也同时被它自身补偿了。测量阻抗整定后，测量装置就成为该试验变压器专用的配套装置。这种短路试验方法也可作为本测量装置是否整定好的自检手段。
4，误差分析4.1将式(2)折合到高压侧，得到试验电压U2＝KU1-I2〔(K2Rk+R1)Cos_2+K2XkSin_2〕(15)本实用新型的测量装置只补偿试验变压器自身阻抗对试验电压的影响，忽略了保护电阻R1对试验电压的影响，即忽略了式(15)中-I2R1Cos_2项。下面考察这种忽略引起的误差。
当试验达到额定电流即I2＝I2n时，误差ΔU2＝I2nR1Cos_2最大，此时的引用误差ΔU2/U2n＝I2nR1Cos_2/U2n＝〔R1/(U2n/I2n)〕Cos_2(16)通常按试验变压器的额定阻抗(U2n/I2n)的百分之几选用保护电阻值R1，一般R1/(U2n/I2n)＜5％。被试品绝缘在耐压试验中呈现的功率因数Cos_2，近似等于绝缘的介质损失角正切值，即Cos_2≈tgδ，正常绝缘的tgδ小于百分之几，极限情况tgδ＜10％。
tgδ＞10％为绝缘严重受潮，不允许进行耐压试验。
将R1/(U2n/I2n)≤5％及Cos_2≤10％代入式(16)ΔU2/U2n≤0.5％可见最不利的情况，忽略保护电阻R1上的压降引起的引用误差也小于0.5％，是完全可以接受的。在通常情况下此项误差小于0.1％。由于忽略的项是负值，误差是正值。它将部分抵消由电压表内阻引起的负误差δ。
4.2 电压表内阻对测量精度的影响在使用条件下，从电压表8两端往测量装置看进去，是一个有源一端口网络。根据电工学中戴维南定理，可推导出电压表内阻RV引起的测量误差δ=(UV-U′2)/U′2=-(R/KD2RV)×100%--(17)]]>
在试验变压器低压线圈测量试验电压(图1)，电压互感器9的电压比Kp可取1-2。在电表线圈测量试验电压(图2)，测量装置中无电压互感器，Kp＝1。
由式(17)，测量误差δ与所用电压表的内阻RV成反比。宜使用内阻较高的电压表。
5，本实用新型所述的测量装置与试验变压器装成一体，构成能在低压侧测量试验电压的新型试验变压器。
本实用新型所述的测量装置配上交流电压表可构成工频试验电压测量仪表，这种专用仪表又可装在试验变压器上，构成带测量仪表的新型试验变压器。因此使用本实用新型提供的技术可开发四种专利产品，它们都可实现低压侧测量工频试验电压(1)在低压侧测量工频试验电压的装置；(2)可在低压侧测量试验电压的新型试验变压器；(3)工频试验电压测量仪表；(4)带测量仪表的新型试验变压器。
与实用新型“工频试验电压测量装置”(ZL95222643.X)相比，本实用新型所述的测量装置具有以下优点1，由于取消了电流互感器及其两侧分接开关，测量装置体积减小一半以上，制造更容易，安装更方便。
2，带测量装置或测量仪表的试验变压器在制造厂即可整定好，用户无需自已调试。
与现有的高压测量设备相比，本实用新型所述的测量装置具有下列优点1，测量装置体积小，重量轻，价格低，并且与试验变压器一体化，使用方便。通常的高压设备的体积、重量和价格随电压增高而急骤增加。本装置的大小和成本则与高压侧电压无关，重量只有2千克。成本只相当于电容分压器的百分之几左右。
2，测量装置不占试验室空间，不受周围接地体或带电体的影响。
3，测量装置允许使用普通电压表，而电容分压器要求使用很高内阻的电压表。
为考察本实用新型所述的测量装置的可行性，计算它用于常见的10种试验变压器时的元件参数和测量误差，列表1、2、3中。
根据国内试验变压器主要生产厂家的产品说明书，表1列出了常用的10种型号试验变压器的参数，表1中关于试验变压器参数的符号意义说明如下U1n、U2n、U3n——一、二、三次侧额定电压(V)。
I1n、I2n、I3n——一、二、三次侧额定电流(A)。
Uk％——阻抗电压百分数。
Uk——折合到一次侧的阻抗电压(V)。
Zk——折合到一次侧的短路阻抗(Ω)。
_k——Zk的阻抗角。
计算表1中试验变压器各参数使用了下列公式K＝U2n/U1n，Uk＝U1nuk％，K23＝U2n/U3n，Zk＝Uk/I1n，Rk＝ZkCos_k，Xk＝ZkSin_k。
表2列出了这10种试验变压器用本实用新型所述的装置在低压线圈测量试验电压时，测量元件应整定的参数。R、X值是按式(4)、(5)计算的。
表3列出了这10种试验变压器用本实用新型所述的装置在电表线圈测量试验电压时，测量元件参数。表中Rk2、Xk2分别按Rk、Xk(折合到三次侧的值)的2/3计算的。R、X值是按式(11)、(12)计算的。
常用的电压表满量程电流一般不大于30mA，30mA电压表的150V、300V、600V档的内阻分别为5kΩ、10kΩ、20kΩ。表2，3的后两栏列出了所用的30mA电压表的内阻RV和按式(17)计算的相对误差δ。对所有的十种试验变压器误差δ均小于0.6％，证明本实用新型所述的测量装置是可行的。
T10-V型电压表满量程电流为7.5mA，如用此种表，表2、3中的误差δ可减至1/4，均小于0.15％，如用峰值电压表或数字表，由于其内阻很高，测量误差δ可以忽略。
本装置的精度达1％，满足国家标准GB311.4-91规定的高电压测量误差小于3％的要求。
表1常用试验变压器参数表
表2在一次侧测量的元件参数表
表3在电表圈测量的元件参数表
权利要求1，一种在试验变压器低压侧测量工频试验电压的装置，其特征在于测量阻抗由可调电阻R(5)、可调电抗X(6)串联而成，测量阻抗串接于试验变压器高压线圈(2)的接地端和地线之间。
2，如权利要求1所述的测量装置，其特征在于当在试验变压器低压线圈(1)测量试验电压时，电压互感器(9)的一次线圈与测量阻抗(5)、(6)两端相接，而其二次线圈两端分别接试验变压器低压线圈(1)的非极性端和电压表(8)，电压表(8)的另一端接试验变压器低压线圈(1)的极性端。
3，如权利要求1所述的测量装置，其特征在于当在试验变压器电表线圈(7)测量试验电压时，电表线圈(7)的非极性端接测量阻抗(5)、(6)的非接地端，电压表(8)接于电表线圈(7)的极性端和测量阻抗(5)、(8)的接地端。
4，如权利要求1所述的测量装置，其特征在于所述的测量装置与试验变压器装成一体，构成在低压侧测量试验电压的新型试验变压器。
5，如权利要求1所述的测量装置，其特征在于所述的测量装置装上电压表，构成工频试验电压测量仪表。
6，如权利要求5所述的工频试验电压测量仪表，其特征在于所述工频试验电压测量仪表与试验变压器装成一体，构成带测量仪表的新型试验变压器。
专利摘要一种在试验变压器低压侧测量工频试验电压的装置,由可调测量阻抗和微型电压互感器构成。本装置与所配套使用的试验变压器一起调试整定后,补偿了试验变压器的阻抗电压。从而使其两侧电压恒为电压比的关系。本装置简单轻便,可代替昂贵的高压测量设备,测量精度达1%。本装置还可构成工频试验电压测量仪表和带测量装置的新型试验变压器。
文档编号G01R19/00GK2366856SQ99209399
公开日2000年3月1日 申请日期1999年5月1日 优先权日1999年5月1日
发明者杨大成 申请人:杨大成