變電站如何最大限度的減少計量損失

摘 要：文章結合變電站實際情況，就如何采取相關措施減少電流互感器或電壓互感器的計量誤差，從而最大限度的減少變電站計量損失，為提高供電企業供電可靠性和安全性提供理論依據。

關鍵詞：變電站；計量；限度

引言

變電站在日常運行中，時常存在變電站內電流互感器、電壓互感器精度過低、選擇變比不恰當、二次回路負載過大或者是二次容量選擇不恰當等原因，造成變電站少計或者是漏計電量的情況。由于發現的不及時以及長期未引起注意，既給我們供電企業造成了巨大的經濟損失，也給電網的安全穩定運行造成了極大的安全隱患。本文結合變電站實際闡述如何最大限度的減少計量損失。

1 電流互感器的誤差分析

電流互感器的誤差有比值誤差和相角誤差兩種。電流互感器的工作原理相當于一個阻抗很小的變壓器，它的一次繞組與一次主回路串聯，二次繞組接負荷。由于二次繞組存在著阻抗、勵磁阻抗和鐵芯損耗，故隨著電流及二次負載阻抗和功率因數的變化，會產生不同的誤差。

（1）比值誤差：比值誤差以百分數fi%表示為

其中

式中：I2-流過電流互感器二次繞組的電流；I1'-歸算至電流互感器二次側的一次電流；I1-流過電流互感器一次繞組的電流；nl-電流互感器的變比。

（2）相角誤差：相角誤差？啄為

式中：？啄-相角誤差；？椎-電流互感器的勵磁電流越前磁通的相角差；？琢-電流互感器的二次阻抗角；AWlc-電流互感器的勵磁安匝；A1W1-電流互感器一次繞組的安匝。

因此，要提高電流互感器的計量精度，就必須考慮減小電流互感器的比值誤差和相角誤差。同時，從GB 1208-75可以看出，電流互感器準確級次越高，一次變比選擇越恰當，其對應的比值差和相角差就越小，測量精度就越高。

2 電壓互感器的誤差分析

電壓互感器是將電力系統的一次電壓按一定的變比縮小為要求的二次電壓，向測量表計和繼電器供電。由于存在勵磁繞組、繞組的電阻及電抗，當電流流過一次繞組和二次繞組時要產生壓降，就會形成數值上和相角上的誤差，即存在電壓的比值誤差和相角誤差。

（1）比值誤差：比值誤差以百分數△fU%表示為

其中

式中：U2-電壓互感器二次繞組的電壓；U1'-歸算至電壓互感器二次側的一次電壓；U1-流過電壓互感器一次繞組的電壓；ny-電壓互感器的變比。

（2）相角誤差：由于勵磁電流和負載電流流過電壓互感器繞組，也會形成角度誤差，其為-■2與■1'之間的相位差，常以分“′”表示。

目前制作廠所生產的電壓互感器的額定一次電壓等級有0.5、3、6、10、15、18、20、35、60、110、220、330、500kv。上述電壓等級是指電壓互感器一次繞組接于電網的相電壓上，則一次繞組的額定電壓為：

，式中：Uxe為額定一次相電壓；Ux-xe為額定一次線電壓。所選擇的電壓互感器應符合如下條件，即：1.1Ux-xe>Ule>0.9Ux-xe或1.1Uxe>Ule>0.9Uxe，式中：Ule-電壓互感器的額定一次電壓。

電壓互感器的準確級次和誤差限值

電壓互感器的準確級次和誤差限值如表1所示：

表1 電壓互感器的準確級次和誤差限值

3 對典型事例進行分析

通過前期資料的收集和整理，本文對35kv仙女變電站的典型事例進行分析。

35kv仙女變電站情況：

（1）變電站改造前概況

35kv仙女變電站改造前狀況如圖1所示：

從上圖1看到仙女變2#主變型號：SZ11-6300kvA/35，容量為：6300kvA。

高壓側開關為DW16系列多油斷路器，內置測量、計量電流互感器，電流互感器為LR系列，精度級次：0.5級。變比為150/5，無單獨的測量、計量繞組。

低壓側開關電流互感器為獨立電流互感器，型號：LZZW-12，測量、計量繞組準確級次為0.2S，變比：400/5 。

根據年度電量累加計算，該主變變損率理論值為0.717%，但實際差異很大，實際變損率如表2所示：

表2 仙女變2010年電量及變損數據

原因分析：仙女變2#主變的月負荷較為穩定，但實際變損率比理論值大很多。后經過檢查，發現是主變高壓側電流互感器計量不準導致。

（2）變電站改造后概況

2011年2月，枝江35千伏仙女變電站擴建工程更換原2#主變35kv側多油斷路器1臺，并新增獨立電流互感器3臺，電流互感器型號為LB6-35，額定電流變比為2×150/5A，級次為10P25/10P25/10P25/0.5/0.2S，10P25、0.5級、0.2S級為級二次容量為25VA，爬電比距2.5cm/kv。35kv變電站仙女變改造后狀況如圖2所示：

圖2 枝江35kv仙女變電站電氣主接線圖（改造后）

改造后枝江35千伏仙女變電站高壓側計量、測量繞組分開，計量繞組準確級次為0.2S級，改造后2#主變變損率如表3所示：

表3 仙女變改造后電量及2#主變變損數據

改造效果：通過更換高壓側電流互感器級次，高低壓側電量控制在一個合理的水平之類，2#變變損率控制在理論變損范圍之內，從根本上減少了電流互感器的計量誤差，提高了電流互感器的計量準確性。

4 減少計量損失的措施

4.1 科學合理選用電流互感器[1-2]

規定正常負荷電流在電流互感器額定電流的60%左右，對于季節性用電的用戶應選擇二次繞組具有抽頭的多變比電流互感器，按如下原則進行選擇：a.確定額定電壓。電流互感器的額定電壓un要和被測線路的電壓ul相適應，即un？厶ul。b.確定額定變比。為確保計量的準確性，選擇時應確保正常運行時的一次電流是其額定值的60%左右，至少大于等于30%。由額定一次電流與額定二次電流的比值來決定電流互感器的額定變比。c.確定額定二次負荷。若互感器接入的二次負荷比額定二次負荷要大，會造成準確度等級下降。為確保計量準確性，通常要求電流互感器的二次負荷s2一定要在額定二次負荷s2n的25%～100%范圍內，即：0.25S2n？弁S2？弁S2n。d.確定額定功率因數。計量用電流互感器額定二次負荷的功率因數應為0.8～1.0。e.確定準確度等級。按照dl/t448-2000《電能計量裝置技術管理規程》中的規定，運行中的電能計量裝置根據其所計量電能量的多少以及計量對象的重要程度，劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ五種，不同類別的電能計量裝置對電流互感器準確度等級的要求也不一樣。

4.2 提高母線電壓互感器計量二次繞組的準確級次。大多數110kv以下變電站計量電壓一般取自變電站母線電壓互感器的二次電壓。不少變電站母線電壓互感器的二次測量和計量共用一個繞組，測量二次繞組精度一般為0.5級或1級，造成計量誤差較大。為了更好的提高計量精度，減少電壓互感器二次負載和提高電度表精度，應將各個繞組的功能分開，母線電壓互感器應單獨設置一組計量繞組，專線計量精度需達到0.2級。

4.3 加粗電壓互感器二次導線截面，減少接點接觸電阻[3-4]。《電能計量裝置管理技術規程》規定互感器二次回路的連接導線應采用銅質單芯絕緣線，電壓二次回路連接導線截面應按允許電壓降計算確定，至少應不小于2.5mm2，計量回路至少應不小于4mm2。而根據一些經驗公式，導線截面S（mm2）估算如下：

對I類計量裝置S？厶0.24LI（mm2）；對其他計量裝置S？厶0.12LI（mm2）

L：導線長度（m）；I：PT二次電流的大小（A）

4.4 減少電壓互感器二次導線長度。110kv及以下電壓等級的變電站，若一次設備采用戶內開關柜時，可將電度表就近安裝在戶內開關柜上。對戶外設備，若間隔采用專線計量互感器時，為減少電壓互感器二次導線長度，可將電度表就近安裝在在PT二次側出口處，此辦法效果顯著，但不利于運行、維護、管理。

4.5 采用二次壓降補償器。二次壓降補償器是一種輸出電壓幅值和相角可調的裝置，利用它來提高加于電能表電壓回路的電壓，可補償二次壓降引起的負值比差，調整補償器輸出電壓的相角，同時亦可補償二次壓降引起的角差。其優點是補償調整在二次回路中進行，故使其簡便易行且補償效果好，可將組合比差和組合角差調整到0.0125%和0.35′以內，使組合誤差不大于0.02%[5]。

4.6 加大對PT二次回路的維護和檢修。室外PT一般與主控室的電能表距離較遠，其間有連接二者的電纜及刀開關、熔斷器、端子等電氣元件，電纜的電阻與刀開關、熔斷器、端子的接觸電阻構成PT二次回路電阻，這些電阻在PT二次回路中引起壓降。刀開關、熔斷器、端子的接觸電阻的大小與許多因素有關，是個動態變量，不易準確測量，其值在PT二次回路電阻中所占比例一般較大，故接觸電阻是PT二次回路壓降過大的主要原因。所以要定期對刀開關、輔助開關、熔斷器、端子的接觸部分進行打磨，或取消這些元件[6]。

4.7 采用全電子多功能電能表，解決二次壓降超標。全電子多功能電能表由電流傳感器，電壓傳感受器，A/O傳感器、CPU、LCD、電源等部份組成。CPU實時分析處理輸入的電流、電壓數據，用0分時計量正、反有功電量、無功電量，進行時段控制、失壓監視等。用全電子式多功能電能表取代感應電能表，同時充分利用其多功能特點，一表多用，大大降低二次負載，可使PT二次壓降明顯減少。

5 結束語

本文首先對電流互感器、電壓互感器的誤差進行了分析，然后通過典型事例-枝江35kv仙女變電站改造說明了電流互感器、電壓互感器對減少電能計量損失的影響，最后對減少計量損失的措施進行了總結，這些知識為減少變電站計量損失，提高供電企業供電可靠性和安全性提供了理論支撐，在實際中能夠得到充分應用。

參考文獻

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[3]余波，等.電能計量裝置的綜合誤差分析[J].科技與生活，2010年.

[4]黃莉，等.電能計量的運行管理[J].科技創新導報，2010年.

[5]張江蘅，鄒杰.如何消除電壓互感器二次回路壓降對電能計量的影響[J].中國計量，2011年08期.

[6]鐘志翔，張德威，張志剛.高壓電能計量中電壓互感器二次回路壓降的消除及其效益分析[J].地方電力管理，2003年05期.

作者簡介：郭家林，宜昌電力勘測設計院有限公司，從事變電一次設計7年，二次設計7年，技經設計1年。