基于10 kV高壓電能表的變損和線損測試

趙 山，許 卓，陳銳民，肖 勇

（廣東電網電力科學研究院 廣東 廣州 510641）

目前，在10 kV高壓計量的過程中，采用互感器+電能表的組合方式。由于電力計量系統中的電流互感器計量范圍不夠，電能表電流規格與電流互感器變比不合理會導致在低負荷或超負荷時計量失準造成的漏計量。在實際用電的過程中，特別是用電負荷大、負荷變化大、季節性用電及老計量沒改造的，都會有漏計量現象。

1 傳統10 kV高壓電力計量裝置

目前，我國現有10 kV高壓電力計量全部采用高壓電壓互感器+高壓電流互感器+多功能電能表組合起來的裝置構成。現在的傳統高壓電力計量產品存在如下幾個弊端：1）由于不能實現高壓一次側直接計量，引入了二次誤差環節，整體計量誤差不能統一界定；2）在安全性上難保證，存在電磁諧振的故障發生；3）運行能耗較高，高壓互感器消耗大量的銅、鐵、絕緣材料等資源；4）由于表箱存放于低壓區，難以防止低壓竊電行為；5）戶外安放的互感器耐久性較差，容易老化，通常實際壽命不到3年；6）不僅互感器和電表的連接安裝十分不便。電能表與電流互感器難以合理匹配選用，導致影響計量系統準確性。

目前，對10 kV計量裝置沒有采取整體校驗的方式，而是采用高壓CT、PT、三相電能表分別單獨校驗。10 kV高壓電力計量裝置現行管理方法是按電力行業標準DL448，互感器通常使用0.2級，電能表選用0.5級，二次引線壓降標準要求不超過額定電壓的0.25%，整體的電力計量裝置的綜合誤差通常是控制在0.75%。

2 電能表與電流互感器合理選擇

傳統10 kV電能計量裝置之所以沒有采取整體檢定，一個重要的原因是由于無法合理確定裝置整體誤差，特別是當負荷變化較大時，對裝置的誤差影響較大。在DL/T448—2000《電能計量裝置技術管理規程》中，對電流互感器和電能表的選擇有以下明確規定：1）TA額定一次電流的確定，應保證其在正常運行中的實際負荷電流達到額定值的60%左右，至少應不小于30%。2）經TA接入的電能表，其標定電流宜不超過TA額定二次電流的30%，其額定最大電流應為TA額定二次電流的120%左右。直接接入式電能表的標定電流應按正常運行負荷電流的30%左右進行選擇。對于二次電流為5 A的互感器常常選用1.5（6）A的電能表正是基于此原因。

由互感器工作原理及誤差特性可知，TA一次電流長期運行在低負荷狀態（甚至低于5%額定值）或過負荷狀態（超過120%額定值），會導致誤差增大。 下面將針對低負荷和過負荷兩種情況分別分析TA和電能表的誤差變化。

1）TA的變比采用過大，實際負荷較小

對電能表而言：當負荷的二次電流低于啟動電流時，電能表無法計量。當I≤0.1Ib時，誤差往往增大，這從檢定規程對小電流時誤差限的放寬可以看出。對互感器而言：當用電處在輕負荷時，實際負荷電流將低于DL448中規定的TA的一次額定電流的30%，特別當負載電流低到額定電流值的10%及以下時，比差增加，并且是負誤差。

2）TA的變比采用過小，實際負荷較大

對電能表而言，在實際電流大于電能表最大額定電流Imax時，由于電能表有一定的過載能力而不會燒毀，但電能表的負誤差較大，并隨著過載電流的增加，負誤差也越來越大，即電能表越來越偏慢。但是由于目前的電子式電能表擁有良好地寬量程特性，使得經過互感器進入電能表的電流往往不會超過電能表的最大電流。對互感器而言，由于電流互感器的過載能力僅僅為額定電流的2～3倍，遠遠小于電能表的過載能力，導致TA經常處于過負荷運行，誤差變大，甚至會燒壞TA。

3 10 kV高壓電能表原理

我國大量的10 kV配電網絡采用中心點不接地系統，普遍采用兩元件法進行電能計量。對不接地或小電流接地系統，由于滿足以下關系

即其功率或電能S可以通過檢測AB相、CB相間電壓UAB，UCB和A相、C相電流IA、IC獲得。利用電子式互感器和電能表技術相結合研制的三相三線制高壓電能表的原理框圖如圖1所示。主要由A相電能計量單元、C相電能計量單元和主控電路部分構成。

圖1 高壓電能表原理圖Fig.1 Schematic diagram of high voltage electric energy meter

通過電壓、電流采樣將電壓、電流信號輸送到電能計量單元進行相應的電能運算，在電能計量單元得到的功率和電能并不具備實際意義，必須經過主控電路進行相應運算、合成得到代表實際功率和電能的測量數據，主控電路同時還實現脈沖輸入、電量存儲、顯示等其他功能。

4 10 kV高壓線路上變損和線損測試方法

利用高壓電能表的計量特性，設計了一種10 kV高壓線路上變損和線損測試方法，可以有效測算互感器的損耗和線路損耗，為科學、合理選擇電能表與互感器提供技術支持。

圖2 10 kV高壓線路上鐵損和銅損測試示意圖Fig.2 Diagramof 10 kV high voltage circuit iron loss and copper loss test

圖2可見，在10 kV高壓線路出口處安裝一塊高壓電能表，在每一支路兩側安裝一塊高壓表和一塊低壓電能表。當整個系統運行一段時間以后，通過實時監測表內的負荷記錄，可以得到：

支路1變損電能=高壓表1電能－低壓側電能表1電能

支路N變損電能=高壓表N電能－低壓側電能表N電能

各支路變壓器損耗電能之和就是這條線路上的變損。

線路上的線損電能=高壓電能表總電能－高壓表1電能－…－高壓表N電能

通過測試上述方法可以準確測量整條線路上的變損和線損，為合理選擇電能表與互感器變比提供數據支持，便于加強線損理論計算。

5 結 論

文中設計了一種基于高壓電能表的10 kV高壓線路上變損和線損測試方法，通過在10 kV高壓線路出線處和每條支路安裝高壓電能表，可以有效計算出支路變損、線損以及10 kV線路上的線損，利用這些數據可以有效指導互感器變比和電能表電流規格的選取，也利于線損的計算和核查。

[1]DL/T448—2000.電能計量裝置技術管理規程[S].2000.

[2]黃焱，李定柏.電流互感器變比的合理選擇[J].江西電力，2006，5（30）：37－38.HUANGYan，LIDing-bai.ReasonableElectiontotransformation ratio on Transformer[J].JiangXi Electric Power，2006，5（30）：37－38.

[3]劉欣，楊北革，王建，等.新型高壓電能表的研究[J].電力系統自動化，2004，28（9）:88－91.LIU XIN，YANG Bei-ge，WANG Jian， et al.Study of newstyle kilowatt-hour meter in high-voltage[J].Automation of Electric Power Systems，2004，28（9）:88－91.

[4]張兵銳，林文華，李芙英.多功能電子式高壓電能表的研究[J].電測與儀表，2003，40（1）：30－32.ZHANG Bing-rui，LIN Wen-hua，LI Fuying.Study of electronic Watt-hour meter in high voltage[J].Electric Measurement and Instrument，2003，40（1）:30-32.

[5]卜正良，尹項根，涂光瑜.高壓電能表的研制[J].電力系統自動化，2006，19（30）:89-93.BU Zhen-liang，YIN Xiang-gen，TU Guang-yu.Development of HV Watt-hour meter[J].Automation of Electric Power systems，2006，19（30）:89-93.