电压互感器误差试验中负载箱的替代计算

[摘 要]　阐述了在电压互感器进行误差试验中，当测试现场没有适当电压负载箱时，用其它相应负载箱替代的方法及应注意的问题，并给出计算实例。

[关键词]　电压负载箱 负荷 承受电压 替代计算

1 前言

在电压互感器误差试验时，常常需要同时使用多台不同额定电压的负载箱，特别是在进行多级次组合或三相电压互感器误差试验时，甚至需要同时使用6台电压负载箱一由于多数单位不具备多台同等电压等级的仿真电压负载箱，因此常常需要用不同额定电压的负载箱来替代，如果替代不当，不仅会导致测量结果不准确，还可能导致负载箱因过电压而烧毁。因此负载箱替代时不仅应做到负荷等效，而且必须确保其实际使用电压在允许范围之内。一般电压负载箱的额定电压有100V、100/1.732V100/3V三种，其最高使用电压一般分别为：100×1.5＝150V；100/×1.9=＝109.6V；(100/3)×1.9＝63V。以上数值是在负载箱替代过程中必须特别注意的问题。

2　直接替代的负荷换算

所谓直接替代是指用额定电压高的负载箱直接代替额定电压低的负载箱使用的方法。一般文献以导纳y来分析负载箱的负荷换算，本文为了与人们平常计算习惯相一致，采用阻抗Z来进行换算(Y＝1/Z)，设Z为负载箱阻抗，则电压为U1时的功率 负荷替代误差：

S＝[(123.968－123.75)/123.968]×100％＝0.176％

从以上计算结果表明，采用两台100V,206.25VA负载箱串联可替代220V,500VA的负荷。采用两台IOOV，123.75VA负载箱串联可替代220V，300VA的负荷。

4　非等阻抗串联替代额定功率的计算

所谓非等阻抗串联，是指两个替代用的负荷箱的阻抗不相等的串联联结。由于电路中流过两个阻抗的电流为同一个电流，所以有如下关系式步骤进行：

(1)明确被替代负荷的参数，如额定电压、额定功率、最高使用电压；

(2)计算额定电压下的额定阻抗；

(3)根据用于替代的负载箱最高使用电压及被替代负荷的额定阻抗，按公式(8)、(9)计算Z1,Z2；

(4)计算出用于替代的负载箱额定功率S。

例5 计算利用100V和100/1.73v两台负载箱非等阻抗串联替代220V,500VA的额定功率。 S2＝(100/1.73V)/33.8＝98.62VA取S2＝98.75VA(由于负载箱档位的限制)。

引入的误差S＝[(98.62－98－75)/98.62]×100％＝0.13％。

e)阻抗压降的验算

U1＝(Z/Z)×220＝(63/96.8)×220＝143.2V＜150V，满足要求。

U2＝(Z2)/Z)×220＝(33.8/96.8)×220＝76.8V＜109.6V，满足要求。 计算结果表明使用100V，158.75VA和100/1.732V，98.75VA的两台负载箱串联可替代220V，500VA负荷使用，在100V负载箱上的电压降为143.2V，在100/1.732V负载箱上的电压降为76.8V,均在允许使用电压范围之内。

5 等电压负荷并联替代额定功率的计算

电压负载箱本身额定功率的改变就是靠阻抗的并联，因此只要两台及以上的负载箱额定电压相同，将其并联使用，其总的额定功率等于接入的伏安值之和。

例6两台100V，最大额定功率为158.75VA的负载箱并联后总功率为

Sm＝158.75＋158.75＝317.5VA

6　不同电压负荷并联替代额定功率的计算

当使用两台额定电压不相等的负载箱并联使用时，应将额定电压高的负荷向额定电压低的负荷转换后，再按等电压负荷并联使用。

例7 一台IOOV，15VA和一台100/1.732V，15VA并联，计算等效额定功率。

由前已经知道，100V，15VA负载箱转化为100/1.732V使用时：

7 结束语

电压负载箱的相互替代使用，在绝大多数部门普遍存在，作为电压负载箱的重要技术指标额定功率是指在额定电压下的功率值，可见，对于同一个阻抗值，选择不同的电压值作为额定电压就有不同的额定功率值 所谓替代，其实质是在同一阻抗下，按不同的电压标准的不同额定功率而已，这就是直接替代的本质。对于额定电压为100V的额定功率除以3与额定电压为lOO/1.732V的额定功率是等同的：对于额定压为100/1.732 V的额定功率除以3与额定电压为100/1.732V的额定功率是一致的。很明显，如果只用一台额定电压为100V，额定功率为1.25～450VA的电压负载箱可以满足100/1.732V、1.25～150VA及额定电压为100/3V，1.25～50VA的使用要求。由此还可以扩展到低电压小负荷(小于1.25VA)用高电压负荷箱代替。

当电压负载箱允许使用电压不能满足要求时，可以采用串联替代方法，比如额定电压为220v的场合，必须采用这种办法来解决。在需由低压负载箱替代高电压时，也需串联替代，如果单纯的为了解决大额定功率的负荷时，只能通过并联方式。替代时必须注意负载箱的允许使用电压。

需要指出的是电压负载箱的工作电压范围与本文提出的可能并不一致，这时应按实际指标进行计算，并且当实际施加电压低于允许工作电压范围时，应对其功率进行校准合格后才能使用。我公司在对四绕组三相五柱电压互感器做出厂误差试验时经常用100V的负载箱来代替100/1.732V的负载箱使用，对于电压互感器二次电压为110V或220V试验时也常进行负载箱替代，均收到很好的效果。

8 参考文献

l GBI207－1997，电压互感器[S]，北京：中国标准出版社，

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。