1、概述
電壓互感器在電磁原理上相當于空載運行的變壓器。電壓互感器的額外變比為：
kr=Upr/Usr
式中Upr—額外一次電壓，V
Usr—額外二次電壓，V
這是電壓互感器的抱負狀況，但實踐電壓互感器有電流通過，它們在一、二次繞組中產生阻抗壓降，使得一、二次電壓之比偏離變比，一起一、二次電壓在相位上也有差異，這些差異便是電壓互感器的差錯，其中數值上的差異稱作電壓差錯或比值差，相位上的差異稱作相位差。
國家規范對電壓互感器的差錯有限值規定，如果電壓互感器差錯超越規定的限值，便需要調整它們到限值以內，即進行差錯補償。
電壓互感器的相位差通常較小，無需處理，而電壓差錯較大，往往超越限值。本文僅涉及差錯的補償話題。
依照GB20840.3-2012中定義電壓互感器的電壓差錯即比值差
ε定義為：
ε=（kr·Us-Up）/Up×100，%
式中Up—實踐一次電壓V
Us—施加Up時的實踐二次電壓V
多數情況下，電壓互感器的電壓差錯為負值，即實踐二次電壓低于相應的一次電壓除以變比，設法增大二次電壓便可使差錯向正方向改變。常用方法是調整匝數，常稱匝數補償。在既定的電壓下，削減一次匝數將提高每匝電勢，或者增加二次匝數，皆可增大二次電壓，縮小電壓差錯負值。
電壓互感器并聯在高壓電網上，一次電壓為體系額外電壓，一次繞組匝數一般規劃在幾萬匝，關于0.2級電壓互感器，一次繞組補償匝數能夠到達幾百匝，所以一次補償稱為整數匝補償。由于電壓互感器二次電壓很低（如57.7V或100V），二次繞組只要幾十匝，即便調整一匝所引起的電壓改變百分數就可能超越差錯限值，所以，二次不能選用整數匝補償，需通過輔佐電壓互感器將單匝電勢進行細分，得到若干分之幾匝的電勢，相當于選用了分數匝，也可稱為分數匝補償。
下面本文就電壓互感器差錯補償方法及差錯調理用輔佐電壓互感器的規劃以及接線進行論說。
2、電壓互感器差錯補償的幾種方法
電壓差錯補償的方法有很多，常常運用的有以下幾種。
2.1整數匝補償
如前所述，這是調整一次繞組匝數的方法，通常是削減一次匝數，獲得正值的差錯補償，又稱減匝補償，其補償原理如下。
若減匝前的每匝電勢為：
ezr=Upr/Npr
那么，減匝后的每匝電勢將是：
ez=Upr/Np
式中Upr——額外一次電壓，V
Npr——額外一次匝數
Np——減匝后的實踐一次匝數
明顯，每匝電勢增加的百分數便是二次電壓增加的百分數，則電壓差錯補償值為：
εb=（εz-εzr）/εzr=（Npr-Np）/Np
εb=Nb/Np×100，%
式中，Nb稱為補償匝數。由于Nb一般很小，而實踐一次匝數與額外一次匝數的差別也很小，因此差錯補償值通常用下式核算：
εb=Nb/Npr×100，%（1）
2.2輔佐電壓互感器補償
輔佐電壓互感器補償用于調整二次匝數，即相當于分數匝的補償。依據輔佐電壓互感器受電方法不同（即主電壓互感器二次繞組為輔佐電壓互感器供電的方法不同），可
以有以下幾種補償方法。
2.2.1電壓互感器串聯補償方法
由主電壓互感器低壓側只要一匝的輔佐繞組給輔佐電壓互感器供電，接線原理圖如圖1所示，將這種補償方法稱作串聯補償。
圖1的兩種計劃中，輔佐電壓互感器的二次繞組Nf2與主電壓互感器二次繞組串聯，這樣就在主電壓互感器的二次回路中疊加了一個電勢，從而對差錯起到補償效果。改變圖1（a）中的Nf2/Nf1或者圖1（b）中的Nf1就能夠調整補償值，改變Nf2的極性則變補償值的符號，起到正或負的補償。
（a）的計劃，輔佐電壓互感器繞制Nf2的導線截面應參照3.3節，依據突發短路電流進行選取；而圖1（b）中輔佐電壓互感器的二次繞組Nf2只要1匝或幾匝，只要將主電壓互感器的二次引出線穿過輔佐電壓互感器的鐵心窗口即可，圖1（b）是常常選用的計劃。
以圖1（b）為例，輔佐電壓互感器的一次繞組匝數為Nf1，由主電壓互感器低壓側只要一匝的附加繞組供電，其每匝電勢為efz=ezr/Nf1，其中ezr=Usr/Nsr。
輔佐電壓互感器二次也只要一匝，它與主電壓互感器的二次繞組串聯，因此主電壓互感器二次電壓得到補償電壓ub。
ub=ezr/Nf1，V
因此差錯補償值為：
εb=ub/Usr=ub/（ezr·Nsr）
εb=1/（Nsr·Nf1）×100，%（2）
式中Usr——主電壓互感器額外二次電壓，V
Nsr——主電壓互感器額外二次匝數
Nf1——輔佐電壓互感器一次繞組匝數
補償匝數為主電壓互感器二次繞組單匝的1/Nf1。
2.2.2電壓互感器并聯補償方法
由主電壓互感器的整個二次繞組給輔佐電壓互感器供電，輔佐電壓互感器相似主電壓互感器的負荷并聯在主電壓互感器的二次側，接線方法如圖2所示，將這種補償方法稱作并聯補償。
從圖2可知，輔佐電壓互感器的每匝電勢為：efz=Usr/Nf1
輔佐電壓互感器二次繞組Nf2中的電勢便是對主電壓互感器二次電壓的補償值，所以該補償方法對電壓差錯的補償值為：
εb=（ef·zNf2）/Usr
εb=Nf2/Nf1×100，%（3）
式中，Nf1和Nf2別離為輔佐電壓互感器一、二次繞組的匝數。
實踐補償電壓為主電壓互感器二次電壓的Nf2/Nf1，所以補償匝數為主電壓互感器二次繞組匝數的Nf2/Nf1，效果也是分數匝補償。
2.2.3輔佐電壓互感器并聯補償接線方法
關于無中心抽頭的電壓互感器二次繞組，輔佐電壓互感器并聯補償的接線方法如圖2所示。關于頻率為60Hz的國家，其電壓互感器的要求通常是二次繞組帶抽頭，關于同一繞組其二次電壓有115V和115/√3V（或66.4V）兩個電壓，關于這種電壓互感器，當抽頭和滿匝精確級要求相一起，由于規劃時繞組的匝數有必要為整數，滿匝和抽頭的匝數比滿足不了√3的倍數聯系，因此形成抽頭和滿匝的差錯差異較大，該差異自身有時就已超越差錯限值，這種情況下有必要首要運用輔佐電壓互感器獨自對抽頭或滿匝進行分數匝補償，使抽頭和滿匝的差錯值挨近，然后再從一次側用整數匝補償方法將抽頭和滿匝的差錯一起調理到差錯限值以內。這種差錯調理的接線方法如圖3所示。
圖3（a）、（b）、（c）是將輔佐電壓互感器接在主電壓互感器的二次抽頭端子X2-X3之間，圖3（d）、（e）和（f）是將輔佐電壓互感器接在主電壓互感器的滿匝端子X1-X3之間圖3（c）、（e）的接線用于調接線可一起調整滿匝和抽頭的差錯，當Nf21=Nf22時可用X3引線進行補償而不用一起運用X1和X2兩根引線補償（這兩種情況不常用，一般情況下能夠從一次側用整數匝補償來實現）。如果用N13和N23別離代表主電壓互感器二次繞組滿匝和抽頭的匝數，那么，依照2.2.2節的剖析，圖3各接線方法下，差錯補償值可如下核算。
圖3（a）、（d）接線方法別離是抽頭供電補償抽頭及滿匝供電補償滿匝，按式（3）核算。
圖3（b）接線方法是抽頭供電補償滿匝，核算方法為：
εb=Nf2/Nf1·N23/N13×100，%（4）
圖3（e）接線方法是滿匝供電補償抽頭，核算方法為：
εb=Nf2/Nf1·N13/N23×100，%（5）
圖3（c）接線方法，滿匝和抽頭的差錯補償值可別離按式（4）和式（3）核算。
圖3（f）接線方法，滿匝和抽頭的差錯補償值可別離按式（3）和式（5）核算。
3、并聯補償輔佐電壓互感器的規劃
并聯補償輔佐電壓互感器（按圖2）一般規劃成將Nf1均勻繞在環形鐵心上，這樣漏抗很小，可近似地以為輔佐電壓互感器回路為純電阻電路，對主電壓互感器的相位差的影響能夠疏忽。輔佐電壓互感器的電源電壓便是主電壓互感器的二次電壓，應依據主電壓互感器的二次電壓和額外電壓因數確認輔佐電壓互感器的鐵心截面積，依據差錯補償值的要求確認輔佐電壓互感器的一次匝數，依據輔佐電壓互感器一次繞組中可能呈現的電流選擇輔佐電壓互感器一次繞組導線，具體步驟如下。
3.1一次繞組匝數確認
依據0.2級的差錯限值，可選定補償電壓互感器電壓差錯的補償規模為±（0.05%~0.1%），依據式（3）取Nf2=1，可開始確認輔佐電壓互感器一次繞組匝數Nf1為1000匝~2000匝。
3.2鐵心截面積確認
依據初選的Nf1、主電壓互感器二次繞組額外電壓Usr、額外電壓因數k以及產品運行頻率f依據式（6）確認鐵心截面Sf。
Sf=kUsr/（4.44fBNf1）×104（6）
式中k——額外電壓因數
Usr——額外二次電壓，V
f——額外頻率，Hz
B——額外電壓因數下鐵心中磁密，T
Nf1——輔佐電壓互感器最少一次匝數
鐵心截面的選取除應考慮正常作業條件下鐵心功能的線性度外，還應保證在額外電壓因數倍的額外電壓下鐵心不飽和，一般使B≤1.6T。
3.3一次繞組導線直徑確認
依據被補償主電壓互感器二次繞組的電流，該電流也是輔佐電壓互感器二次繞組中流過的電流，依照輔佐電壓互感器一、二次安匝平衡聯系可確認一次繞組中電流，即：
If1=If2·Nf2/Nf1（7）
式中If1——輔佐電壓互感器一次繞組中電流，A
Nf1——輔佐電壓互感器一次繞組匝數
If2——輔佐電壓互感器二次繞組中電流，即主電壓互感器二次繞組中電流，A
Nf2——輔佐電壓互感器二次繞組匝數，即實踐補償匝數
對輔佐電壓互感器的導線，除應考慮正常狀況和額外電壓因數倍的溫升外，還要考慮突發短路實驗時的發熱不超越限值。由于電壓互感器的短路阻抗很小，短路電流可達額外電流的數百倍，故應首要依照短路電流來選取導線，然后再核算額外電流密度，當已知短路電流和最大允許短路電流密度時，導線直徑可按下式確認。
d=√4IkNf2（πNf1δk）（8）
式中Ik—主電壓互感器二次短路電流，A
δk—最大允許短路電流密度，A/mm2，依照規范，關于銅導線，δk可取160A/mm2。
4、輔佐電壓互感器運用中的留意事項
從上述輔佐電壓互感器的規劃中能夠知道，輔佐電壓互感器一次側繞組中的電流由主電壓互感器二次繞組電流和輔佐電壓互感器二次匝數（即實踐補償匝數）與一次匝數之比決定，關于給定的產品和選定的輔佐電壓互感器，依照式（7），增加補償匝數將增大輔佐電壓互感器一次電流，輔佐電壓互感器一次繞組已選定的導線截面將約束補償匝數增多。
關于電壓互感器在正常作業條件下應滿足的溫升要求，一般參照各繞組導線核算額外電流密度，依據經歷，銅導線在長期運行下的電流密度不宜超越2A/mm2。
關于圖3（c）、（f）的接線方法，輔佐電壓互感器一次繞組中的電流應是依照主電壓互感器抽頭和滿匝兩個電流別離折算到輔佐電壓互感器一次繞組中電流的疊加，這種方法下應留意抽頭和滿匝補償匝數之和受輔佐電壓互感器一次繞組導線截面的約束。
5、實踐測驗與理論剖析成果比較
為了驗證剖析，借助于實踐產品的差錯調理進程進行下列暫時測驗，未考慮精確級差錯限值的要求。產品及輔佐電壓互感器的基本參數如表1所示。
5.1輔佐電壓互感器接在抽頭
選用圖3（c）接線（Nf21=Nf22=4），用X3端子引線穿過輔佐電壓互感器窗口正補償4匝，補償前后差錯成果如表2所示。
關于抽頭而言，差錯補償值按式（3）核算，補償值為0.33%，關于滿匝而言，補償值按式（4）核算，補償值為0.19%，可見，核算成果與表2中差錯改變量挨近。
5.2輔佐電壓互感器接在滿匝
選用圖3（f）接線（Nf21=Nf22=5），用X3端子引線穿過輔佐電壓互感器窗口負補償5匝，補償前后差錯成果如表3所示。
關于滿匝而言，差錯補償值按式（3）核算，補償值為-0.416%，關于抽頭而言，補償值按式（5）核算，補償值為-0.72%，可見，核算成果與表3差錯改變量符合。
在表2和表3的實測成果中，補償前后相位差改變不大，表明本文中筆者引薦的輔佐電壓互感器規劃結構漏抗小，對相位差的影響能夠疏忽不計，與剖析成果共同。
6、結論
測驗成果表明，上面介紹的輔佐電壓互感器規劃能夠直接應用到產品規劃中，給出的差錯補償核算公式還可直接輔導產品生產中的差錯調理。
