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摘要：随着电力体制和经营机制改革的深化，电力市场营销工作日趋受到人们的关注，面对新的挑战，电力系统的电能计量工作也成为电力工作中倍受关注的重点。文章着重分析了电能计量装置综合误差产生的原因,并提出了降低电能计量装置综合误差应对措施。
关键词：电能计量;计量装置;误差；措施
Abstract: along with the power system and the deepening of the reform of the management mechanism, electric power marketing work with each passing day by the attention of people, facing new challenges, the power system of electric power measure working became power work concerned focus. This paper emphasizes on the electric energy measurement device the integrated error reasons and puts forward the integrated error reducing energy metering device measures.
Keywords: electricity measurement; Measurement device; Error; measures
中图分类号:R363.1+24文献标识码：A 文章编号：
一 电能表的基本概述
电能表是用来测量电能的仪表，按结构和工作原理可分为感应式、电子式和机电一体式电能表，其中电子式电能表又可进一步分为全电子式和机电脉冲式电能表。感应式电能表采用电磁感应的原理把电压、电流、相位转变为磁力矩，推动铝制圆盘转动，圆盘的轴(蜗杆)带动齿轮驱动计度器的鼓轮转动，转动的过程即是时间量累积的过程，因此感应式电能表的好处就是直观，动态连续，停电不丢数据；电子式电能表通过对用户供电电压和负载电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出，然后通过模拟或数字电路实现电能计量功能。电子式电能表计量精度高、自身功耗低，特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。电能表作为当前电能计量和经济结算的主要工具，它的准确与否直接关系到电力企业与用户的经济利益，因此了解电能表计量误差产生的原因，并对其进行误差调整显得十分重要。
二 电能计量装置分析及存在问题
电能计量装置包括电能表、互感器、二次接线三部分,其误差亦由这三部分的误差组成,统称为综合误差,即为电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起的误差三者的代数和。可以用下式表示:
γ=γb +γh +γd
式中γb———电能表的相对误差,
γh———互感器合成误差,
γd———电压互感器二次导线压降引起的误差,
(一)电能表选型及使用不当引起的误差
1.为了保证电能计量装置准确地测量电能,必须按照有关规程要求,合理选择电能表的型式、电压等级、基本电流、最大额定电流以及准确度等级。对于月平均用电量在100万kW.h以上的Ⅱ类高压计费用户,应采用0.2级的电压、电流互感器,0.5级的有功电能表及2.0级无功电能表。在实际运行中,若用户的负荷电流变化幅度较大或实际使用电流经常小于电流互感器额定一次电流的30,长期运行于较低载负荷点,会造成计量误差,应采用宽负载电能表。
2.用三相三线电能表测量三相四线电能将引起附加误差。由于三相负载不平衡,中性点普遍有电流存在,而Ib=In-Ia-Ic所以,缺少电流Ib所消耗的功率,引起附加误差。
(二)电流互感器选用不当引起的误差
1.电流互感器二次容量的选择。接入电流互感器的二次负荷包括电能表电流线圈阻抗、外接导线电阻、接触电阻。所以,在选择电流互感器时,应从三方面考虑二次容量大小,通过选用电流回路负荷阻抗较小的表计,如电子式电能表来满足二次容量的要求,必要时还可利用降低外接导线电阻的方法。
2.由于一次电流通过电流互感器一次绕组时,要使二次绕组产生感应电动势,必须消耗一部分电流I0来励磁,使铁芯产生磁通。电流互感器的误差是由铁芯所消耗的励磁安匝引起的。电流互感器误差取决于互感器的比差、角差,而比差、角差又与外接负载阻抗Zb、铁芯导磁率μ、铁芯阻抗角α,铁芯损耗电量角φ有关。由互感器电流特性曲线、负荷特性曲线和误差特性表可见,二次负荷要控制在25~100之间,一次电流为其额定值60左右,至少不得低于30,才能使电流互感器运行在最优状态,从而降低电流互感器误差。
(三)二次接线不合理引起的误差
电压互感器二次回路电压降是二次接线引起电能计量装置综合误差的又一主要原因。电压互感器二次回路压降产生原因有以下因素:(1)二次回路连接电缆;(2)端子接触电阻;隔离开关辅助触点、(3)中间继电器接触电阻(4)断路器、熔断器的接触电阻。以及电压互感器的负载电流通过二次连接导线及串接点的接触电阻时也会产生电压降,这样加在负载上的电压就不等于电压互感器二次线圈电压,因此产生计量误差。根据《电能计量装置技术管理规程》DL448-
2000规定,对于Ⅰ、Ⅱ类计费电能计量装置,电压互感器的二次压降不大于额定二次电压的0.2,其他计量装置,则应不大于额定电压的0.5。
三 降低电能计量装置综合误差的措施
(一)根据计量规程要求,完善计量装置设置
1.选择高精度、稳定性好的多功能电能表。由于电子技术的发展,现在多功能电子表已日趋完善,其误差较为稳定,且基本呈线性。一只多功能电子表可同时兼有正、反向有功,正、反向无功四种电能计量和脉冲输出、失压记录、追补电量等辅助功能,且过载能力强、功耗小。对Ⅰ、Ⅱ类用户应采用全电子式电能表。
2.根据电流、电压互感器的误差,合理组合配对,使互感器合成误差尽可能小。配对原则是尽可能配用电流互感器和电压互感器的比差符号相反,大小相等,角差符号相同,大小相等。这样,互感器的合成误差基本可以忽略,只需根据互感器二次压降误差配合电能表本身误差作调整,便可最大限度降低计量装置综合误差。
3.电压互感器二次导线的选择。根据互感器二次回路的实际情况选择二次导线的截面和长度。在一定负载下,给定电缆截面面积,在规定电压降下,给定导线长度,导线截面积至少不少于2.5mm2。
4.电流互感器二次回路导线截面积最小值为4mm2,且中间不得有接头,导线经转动部分处应留有足够的长度。在投产前,必须测量电流、电压互感器的实际二次负荷,使之在互感器标定的额定负荷之内。
5.對35kV以上的计费用电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助触点,但可装设熔断器,对35kV及以下的计费用电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助触点和熔断器。电流、电压回路应设专用二次回路,不与保护、测量同回路。
(二)采用正确的计量方式,减少计量误差
1.对接入中性点绝缘系统的电能计量装置,应采用三相三线制电能表,其2台电流互感器二次绕组宜采用四线连线;对三相四线制的电能计量装置,其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。如采用四线连接,若公共线断开或一相电流互感器极性相反,会影响计量,且进行现场检验时,采用单相法每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致,给测试工作带来困难,且造成测量误差。
关键词：电能计量;计量装置;误差；措施
Abstract: along with the power system and the deepening of the reform of the management mechanism, electric power marketing work with each passing day by the attention of people, facing new challenges, the power system of electric power measure working became power work concerned focus. This paper emphasizes on the electric energy measurement device the integrated error reasons and puts forward the integrated error reducing energy metering device measures.
Keywords: electricity measurement; Measurement device; Error; measures
中图分类号:R363.1+24文献标识码：A 文章编号：
一 电能表的基本概述
电能表是用来测量电能的仪表，按结构和工作原理可分为感应式、电子式和机电一体式电能表，其中电子式电能表又可进一步分为全电子式和机电脉冲式电能表。感应式电能表采用电磁感应的原理把电压、电流、相位转变为磁力矩，推动铝制圆盘转动，圆盘的轴(蜗杆)带动齿轮驱动计度器的鼓轮转动，转动的过程即是时间量累积的过程，因此感应式电能表的好处就是直观，动态连续，停电不丢数据；电子式电能表通过对用户供电电压和负载电流实时采样，采用专用的电能表集成电路，对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出，然后通过模拟或数字电路实现电能计量功能。电子式电能表计量精度高、自身功耗低，特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。电能表作为当前电能计量和经济结算的主要工具，它的准确与否直接关系到电力企业与用户的经济利益，因此了解电能表计量误差产生的原因，并对其进行误差调整显得十分重要。
二 电能计量装置分析及存在问题
电能计量装置包括电能表、互感器、二次接线三部分,其误差亦由这三部分的误差组成,统称为综合误差,即为电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起的误差三者的代数和。可以用下式表示:
γ=γb +γh +γd
式中γb———电能表的相对误差,
γh———互感器合成误差,
γd———电压互感器二次导线压降引起的误差,
(一)电能表选型及使用不当引起的误差
1.为了保证电能计量装置准确地测量电能,必须按照有关规程要求,合理选择电能表的型式、电压等级、基本电流、最大额定电流以及准确度等级。对于月平均用电量在100万kW.h以上的Ⅱ类高压计费用户,应采用0.2级的电压、电流互感器,0.5级的有功电能表及2.0级无功电能表。在实际运行中,若用户的负荷电流变化幅度较大或实际使用电流经常小于电流互感器额定一次电流的30,长期运行于较低载负荷点,会造成计量误差,应采用宽负载电能表。
2.用三相三线电能表测量三相四线电能将引起附加误差。由于三相负载不平衡,中性点普遍有电流存在,而Ib=In-Ia-Ic所以,缺少电流Ib所消耗的功率,引起附加误差。
(二)电流互感器选用不当引起的误差
1.电流互感器二次容量的选择。接入电流互感器的二次负荷包括电能表电流线圈阻抗、外接导线电阻、接触电阻。所以,在选择电流互感器时,应从三方面考虑二次容量大小,通过选用电流回路负荷阻抗较小的表计,如电子式电能表来满足二次容量的要求,必要时还可利用降低外接导线电阻的方法。
2.由于一次电流通过电流互感器一次绕组时,要使二次绕组产生感应电动势,必须消耗一部分电流I0来励磁,使铁芯产生磁通。电流互感器的误差是由铁芯所消耗的励磁安匝引起的。电流互感器误差取决于互感器的比差、角差,而比差、角差又与外接负载阻抗Zb、铁芯导磁率μ、铁芯阻抗角α,铁芯损耗电量角φ有关。由互感器电流特性曲线、负荷特性曲线和误差特性表可见,二次负荷要控制在25~100之间,一次电流为其额定值60左右,至少不得低于30,才能使电流互感器运行在最优状态,从而降低电流互感器误差。
(三)二次接线不合理引起的误差
电压互感器二次回路电压降是二次接线引起电能计量装置综合误差的又一主要原因。电压互感器二次回路压降产生原因有以下因素:(1)二次回路连接电缆;(2)端子接触电阻;隔离开关辅助触点、(3)中间继电器接触电阻(4)断路器、熔断器的接触电阻。以及电压互感器的负载电流通过二次连接导线及串接点的接触电阻时也会产生电压降,这样加在负载上的电压就不等于电压互感器二次线圈电压,因此产生计量误差。根据《电能计量装置技术管理规程》DL448-
2000规定,对于Ⅰ、Ⅱ类计费电能计量装置,电压互感器的二次压降不大于额定二次电压的0.2,其他计量装置,则应不大于额定电压的0.5。
三 降低电能计量装置综合误差的措施
(一)根据计量规程要求,完善计量装置设置
1.选择高精度、稳定性好的多功能电能表。由于电子技术的发展,现在多功能电子表已日趋完善,其误差较为稳定,且基本呈线性。一只多功能电子表可同时兼有正、反向有功,正、反向无功四种电能计量和脉冲输出、失压记录、追补电量等辅助功能,且过载能力强、功耗小。对Ⅰ、Ⅱ类用户应采用全电子式电能表。
2.根据电流、电压互感器的误差,合理组合配对,使互感器合成误差尽可能小。配对原则是尽可能配用电流互感器和电压互感器的比差符号相反,大小相等,角差符号相同,大小相等。这样,互感器的合成误差基本可以忽略,只需根据互感器二次压降误差配合电能表本身误差作调整,便可最大限度降低计量装置综合误差。
3.电压互感器二次导线的选择。根据互感器二次回路的实际情况选择二次导线的截面和长度。在一定负载下,给定电缆截面面积,在规定电压降下,给定导线长度,导线截面积至少不少于2.5mm2。
4.电流互感器二次回路导线截面积最小值为4mm2,且中间不得有接头,导线经转动部分处应留有足够的长度。在投产前,必须测量电流、电压互感器的实际二次负荷,使之在互感器标定的额定负荷之内。
5.對35kV以上的计费用电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助触点,但可装设熔断器,对35kV及以下的计费用电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助触点和熔断器。电流、电压回路应设专用二次回路,不与保护、测量同回路。
(二)采用正确的计量方式,减少计量误差
1.对接入中性点绝缘系统的电能计量装置,应采用三相三线制电能表,其2台电流互感器二次绕组宜采用四线连线;对三相四线制的电能计量装置,其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。如采用四线连接,若公共线断开或一相电流互感器极性相反,会影响计量,且进行现场检验时,采用单相法每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致,给测试工作带来困难,且造成测量误差。