电能表耐压装置反冲电压的抑制方法

浙江涵普电力科技有限公司、国网浙江省电力公司电力科学研究院的研究人员徐永进、周永佳等，在2015年第2期《电气技术》杂志上撰文，电能表在进行耐压试验时，如发生耐压击穿，耐压装置输出电压会产生较高的反冲电压，导致多表位耐压装置上的其他电能表击穿或损坏。通过对反冲电压产生原理的分析，设计出一种反冲电压抑制的方法，可极大的降低耐压试验的误检和保护电能表不受损坏。

1　设计背景

JJG 596-2012《电子式交流电能表检定规程》自2013年4月实施后，II类防护的电能表耐压试验电压由JJG 596-1999的2kV变更为4kV。

在试验过程中，发现耐压击穿或耐压后损坏的电能表数量急剧增加。通过对耐压结果进行统计分析，发现发生耐压击穿或损坏的电能表基本上集中在同一台多表位的电能表耐压装置上，且同时进行的耐压试验。

在试验过程中通过示波器对试验电压进行了监测，发现当电能表发生耐压击穿时，耐压输出电压出现了较高的反冲电压，最高时峰值达到了12kV，如图1所示。

本文介绍了一种反冲电压的抑制方法，抑制效果十分明显，同时线路简单，利于现有耐压装置的改造。

图1 耐压击穿时的反冲电压

2反冲电压的产生的原理及危害分析

为提高耐压试验的效率，电能表生产企业和供电企业的计量检定机构一般采用多表位耐压装置，典型的多表位耐压装置原理框图如图2所示。

耐压测试仪的高端（H）与多个电能表的强电端连接，低端（L）与电能表外壳和工作电压低于40V的辅助端连接，通过泄露电流检测仪检测耐压试验时的泄露电流。

当耐压试验时的泄露电流大于设置值时，认为耐压击穿，泄露电流检测仪控制切断该表位的高压继电器，其他表位的电能表继续进行耐压试验。

当电能表耐压击穿时，会瞬间拉低耐压测试仪的输出电压，而泄露电流检测仪控制高压继电器切断该电能表有几个毫秒的延时，耐压击穿拉低耐压仪输出电压至切断该表位后耐压电压恢复的过程，根据电磁感应原理，会在耐压仪输出端感应出一个反冲电压，其幅值大小与耐压电压值及切断该表位延时时间有关。

该反冲电压会施加在并接于耐压测试仪输出上的其他电能表上，当反冲电压幅值大于电能表所能承受的脉冲电压时，导致电能表耐压击穿或损坏。

图2 多表位耐压装置原理框图

耐压击穿产生反冲电压是一直存在的，由于JJG596-1999规定耐压试验电压值是2kV，而电能表制造标准的脉冲电压试验的要求是6kV（1.2/50us），余量较大，反冲电压不会对电能表造成损坏。

JJG 596-2012规定的II类防护电能表耐压试验电压值为4kV（有效值），幅值已达到5.66kV，反冲电压很容易超过电能表所能承受的脉冲电压值，导致其损坏。

3反冲电压的抑制方法

综上所述，电能表耐压击穿时产生反冲电压是原理性的，无法根本性的消除，只能通过抑制，使反冲电压低于电能表所能承受的脉冲电压值。

本文介绍的方法是采用稳压的原理进行反冲电压的抑制。由于市售的稳压管额定电压较低，因此选用了额定电压为4.2kV（有效值）的氧化锌避雷器，原理框图如图3所示。在耐压测试仪的高（H）、低（L）端之间并接了磁环电感（K5BT）、氧化锌避雷器（1HY5WZ），并在每个表位的高端串接一个1k的线绕电阻。

当电能表耐压击穿产生反冲电压高于避雷器的额定电压时，并接于耐压测试仪高、低端的避雷器动作，从而能将反冲电压的幅值抑制到接近试验电压幅值，使得在整个高压击穿到高压切断过程中，其他表位电能表不会受到反冲电压的影响；磁环电感能抑制高压突变，和避雷器同时作用，可提高抑制作用，进一步抑制反冲电压，使反冲电压的幅值能更好地抑制到接近试验电压幅值；每个表位高端串接的线绕电阻可吸收该表位电能表击穿时释放的能量。

图3抑制反冲电压后的多表位耐压装置原理框图

4试验验证

在多表位耐压装置的某表位耐压高低串接48k大功率电阻，用高压继电器控制其通断，等于80mA-90mA左右的漏电流冲击。在隔壁表位耐压高低端串接800k电阻，取1k电阻做采样用示波器监测波形，监测到的波形如图4、图5所示。大多情况下没有出现高的尖波，偶尔有小的尖波出线，其幅值也控制在6kV左右。试验结果表明该方法抑制反冲电压的效果十分明显，产生的反冲电压幅值可控制在电能表所能承受的脉冲电压值。

图4 抑制反冲电压后的耐压试验电压波形

图5 抑制反冲电压后的耐压试验电压波形

5结束语

通过氧化锌避雷器和磁环电感组合使用的方法，能有效吸收和抑制反冲电压，使反冲电压的幅值抑制到电能表所能承受的脉冲电压值6kV，有效保护了多表位耐压装置中电能表耐压击穿时其他表位的电能表。

目前该方法已在多个电能表制造企业和供电企业计量检定机构中应用，使用效果良好。