電能計量裝置綜合誤差分析及應對措施

陳幸花

[關鍵詞]電能計量裝置;誤差分析;應對措施

一、電能計量裝置分析及存在問題

電能計量裝置包括電能表、互感器、二次接線三部分,其誤差亦由這三部分的誤差組成,統稱為綜合誤差,即為電能表誤差、互感器合成誤差、電壓互感器二次導線壓降引起的誤差三者的代數和。

在實際的計量裝置中,除了電能表的誤差eb可以在負荷點下將其誤差調至誤差最小,其他的計量裝置誤差均與實際二次回路的運行參數有關。要降低計量綜合誤差e,則在新投運和改造的計量裝置選型上,要求電能表、互感器都必須符合《電能計量裝置技術管理規程》要求,按負荷類別選取適當的準確度等級,并在投產前做好各項測試工作,在以后的運行管理中,還要根據規程規定進行周期檢定和輪換制度。電流互感器、電壓互感器的合成誤差在額定二次負荷范圍內均可用準確度來控制。而電壓互感器二次導線壓降所造成的誤差,在綜合誤差中也占有相當的比例,可以通過電能表、互感器的合理選擇來補償,從而降低計量裝置的綜合誤差。

(一)電能表選型及使用不當引起的誤差

(1)由于用電量的增加,使用戶的計量裝置類別提高,要求計量裝置的準確等級也相應提高。為了保證電能計量裝置準確地測量電能,必須按照有關規程要求,合理選擇電能表的型式、電壓等級、基本電流、最大額定電流以及準確度等級。對于月平均用電量在100萬kW.h以上的Ⅱ類高壓計費用戶,應采用0.2級的電壓、電流互感器,0.5級的有功電能表及2.0級無功電能表。在實際運行中,一般很少因供電量增加而更換計量裝置,若用戶的負荷電流變化幅度較大或實際使用電流經常小于電流互感器額定一次電流的30%,長期運行于較低載負荷點,會造成計量誤差,應采用寬負載電能表。

(2)用三相三線電能表測量三相四線電能將引起附加誤差。由于三相負載不平衡,產生零序電壓,在零序中就會有零序電流通過,特別是農村負荷,更難滿足三相電流之和為零的條件,中性點普遍有電流存在,而Ib=In-Ia-Ic所以,缺少電流Ib所消耗的功率,在這種情況下,少計了零序電流所消耗的功率,引起計量誤差。

(3)采用三相四線三元件的電能表在電壓二次回路的中性電阻和接觸電阻過大的情況下,也會造成較大的計量誤差。

(二)電流互感器選用不當引起的誤差

(1)電流互感器二次容量的選擇。接入電流互感器的二次負荷包括電能表電流線圈阻抗、外接導線電阻、接觸電阻。所以,在選擇電流互感器時,應從三方面考慮二次容量大小,通過選用電流回路負荷阻抗較小的表計,如電子式電能表來滿足二次容量的要求,必要時還可利用降低外接導線電阻的方法。對季節性用電和農村用電,由于負荷率較低,TA按額定容量選擇,普遍存在TA變比太大,既使選擇高精度的TA,在低負載情況下運行,TA的比差和角差較大,使計量誤差也增大。0.5級的電流互感器在二次負荷為額定負荷25%~100%下,

(2)由于一次電流通過電流互感器一次繞組時,要使二次繞組產生感應電動勢,必須消耗一部分電流I0來勵磁,使鐵芯產生磁通。電流互感器的誤差是由鐵芯所消耗的勵磁安匝引起的。

電流互感器誤差取決于互感器的比差、角差,而比差、角差又與外接負載阻抗Zb、鐵芯導磁率μ、鐵芯阻抗角α,鐵芯損耗電量角φ有關。由互感器電流特性曲線、負荷特性曲線和誤差特性表,可見,二次負荷要控制在25%～100%,一次電流為其額定值60%左右,至少不得低于30%,才能使電流互感器運行在最優狀態,從而降低電流互感器誤差。

(三)電壓互感器二次導線壓降引起的誤差

電壓互感器的負載電流通過二次連接導線及串接點的接觸電阻時會產生電壓降,這樣加在負載上的電壓就不等于電壓互感器二次線圈電壓,因此產生計量誤差。根據《電能計量裝置技術管理規程》DL448-2000規定,對于Ⅰ、Ⅱ類計費電能計量裝置,電壓互感器的二次壓降不大于額定二次電壓的0.2%,其他計量裝置,則應不大于額定電壓的0.5%。

二、降低電能計量裝置綜合誤差的應對措施

(一)根據計量規程要求,完善計量裝置設置

(1)電能計量裝置必須滿足計量規程要求,選擇高精度、穩定性好的多功能電能表。由于電子技術的發展,現在多功能電子表已日趨完善,其誤差較為穩定,且基本呈線性。一只多功能電子表可同時兼有正、反向有功,正、反向無功四種電能計量和脈沖輸出、失壓記錄、追補電量等輔助功能,且過載能力強、功耗小。對Ⅰ、Ⅱ類用戶應采用全電子式電能表。

(2)根據電流、電壓互感器的誤差,合理組合配對,使互感器合成誤差盡可能小。配對原則是盡可能配用電流互感器和電壓互感器的比差符號相反,大小相等,角差符號相同,大小相等。這樣,互感器的合成誤差基本可以忽略,只需根據互感器二次壓降誤差配合電能表本身誤差作調整,便可最大限度降低計量裝置綜合誤差。

(3)電壓互感器二次導線的選擇,采用電流、電壓互感器的專用二次回路,不與保護、測量回路共用。同時,根據互感器二次回路的實際情況選擇二次導線的截面和長度。在一定負載下,給定電纜截面面積,在規定電壓降下,給定導線長度,導線截面積至少不少于2.5mm2。

(4)電流互感器二次回路導線截面積最小值為4mm2,且中間不得有接頭,導線經轉動部分處應留有足夠的長度。在投產前,必須測量電流、電壓互感器的實際二次負荷,使之在互感器標定的額定負荷之內。

(二)采用正確的計量方式,減少計量誤差

(1)對接入中性點絕緣系統的電能計量裝置,應采用三相三線制電能表,其2臺電流互感器二次繞組宜采用四線連線;對三相四線制的電能計量裝置,其3臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接。如采用四線連接,若公共線斷開或一相電流互感器極性相反,會影響計量,且進行現場檢驗時,采用單相法每相電流互感器二次負載電流與實際負載電流不一致,給測試工作帶來困難,且造成測量誤差。

(2)對計費用高壓電能計量裝置應裝設失壓儀,自動記錄各相電壓失壓的次數和時間,及時讀取失壓記錄,作為計量裝置發生故障時提供追補電量的依據。

(三)合理選擇計量點的位置

盡量縮短感器和電能表的距離,減少互感器二次負載和二次回路損耗,提高計量精度。

(四)合理選擇電流互感器變比

要求正常負荷電流要大于電流互感器額定電流的2/3以上;對季節性和農村用戶,采用多抽頭的多變比電流互感器,保證互感器在高精度范圍內運行。

(編輯/永安)