分析大電流沖擊負荷對計量裝置的危害

摘 要：大電流沖擊一般是指大功率容性負載用電設備在通電的一瞬間在其內部產生的一個大的電流。近幾年來，我國工業內投入了越來越多的大功率生產設備，而這些設備的功率也越來越大，這些大功率設備在通電運行的一瞬間會產生一個大的電流沖擊，這個大電流沖擊產生的同時會對我們的計量裝置產生一定不利影響，首先大電流沖擊會影響計量裝置計算電能的準確度，同時有可能損壞到計量裝置。

關鍵詞：電流沖擊；計量裝置；危害；沖擊負荷

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 14-0000-01

隨著我國工業的高速發展，各種大功率設備投入生產使用當中，大電流沖擊也越來越明顯。很多各大功率設備在接入電網的一瞬間，都會產生很大的電流沖擊，這不僅對電網產生不良影響，也對計量裝置產生很大的影響，本文將重點分析大電流沖擊對計量裝置的不利影響。

一、大電流沖擊負荷對計量裝置計量準確度的影響

大電流沖擊負荷是指一些在通電時電流會周期性或非周期性突然產生很大變化的負荷。例如鋼鐵行業中常用的電弧煉鋼爐、軋鋼機等大功率設備。這些設備一般只有啟動的瞬間出現一個很大的負荷，但是這個很大的負荷卻可能是其正常運行時負荷的數倍，甚至幾十倍。這類負荷會對電力系統造成很大影響，當它的變化幅度相對于系統容量比較大時，就很有可能引起系統電壓高低擺動和頻率的連續振蕩，這也使得電能計量裝置無法很好的計量電能。通過實踐應用中測試，在電網電壓為標準的正弦波的前提下，同等大小功率的負載（也就是說測試的電流有效值相同的負載）進行試驗，感性負載電能表計量的電能數值要小于感性負載，非線性負載電能表計量的電能數值要小于感性負載。負載電壓超前電流的夾角越大，電流波形也就越窄，電流諧波也就越大，電能表所計量的電能數值也就越小。這種情況對那些只按有功收費的用戶是有利的，而對發電企業卻很不利。而且對于供電線路輸送距離較長的線路造成線路有功損耗，不能充分利用電能。

所以負載的電流波形應該與電壓波形同步并成線性關系，才能更充分的利用電能，方便電能計量裝置的計量。

現階段我國的電能計量裝置一般為電能表，主要有機械式電能表和電子式電能表。下面本文將就大電流沖擊負荷對這兩種電能表計量的影響進行分析。

（一）大電流沖擊對電能表計量精度的影響

我國現階段常用的電能表主要由電流線圈、電壓線圈、計數轉盤和計數器組成，其工作方式是在電壓線圈的兩端加有電壓的前提下，只要電能表的電流線圈中有電流通過，電能表的計數轉盤就會在電磁力的作業下旋轉，計數器就開始計數。可見其計算根本沒有加入電壓，只是以電流乘以該線路額定電壓的方式去計量電能。由此可見，在大電流沖擊負荷設備啟動的瞬間會產生一個很大的電流變化，電壓也會有一定波動，在這種情況下機械式電能表根本無法準確的計量電能。此外大電流沖擊負荷設備在啟動的瞬間還會對電網產生沖擊，就可能產生諧波震蕩，這諧波震蕩對電能表的計量精度也有很大影響，諧波的含量越大對電能表的影響就越大，電能表的計量誤差也就越大。

（二）大電流沖擊對電能表計量精度的影響

我國現階段常用的電子式電能表主要由電壓轉換裝置、電流轉換裝置、計算單元和顯示單元組成。電子式電能表的工作原理是被測電壓和被測電流經過電壓轉換器和電流轉換器的轉換后輸送到計算單元的乘法器，乘法器將電壓和電流的轉換值相乘取一時段內的平均值輸出一個成正比的電壓信號，再由電壓頻率轉換器將這個電壓信號轉換為一串頻率和電壓成正比的脈沖信號，最后由顯示單元進行計量。由此可見，電子式電能表比機械式電能表要準確的多，而且能適應小范圍的電壓和電流波動。但是面對大電流沖擊負荷設備啟動時，電壓的變化較大，電流的變化更是達到了幾倍到幾十倍，電子式電能表也不能準確的去計量電能。另外大電流沖擊負荷設備啟動時可能產生的諧波，也會對電子式電能表的計量精確度產生很大的影響。當大電流沖擊負荷設備啟動時產生的諧波從負載流向電網時實際上是負載將電網中的基波經過整流和濾波后形成的諧波電流又反向輸送電網，這是對電能的污染。電子式電能表將負載消耗的基波有功電能和負載向電網返送的諧波有功電能（被污染的電能）進行相加，使得電能表實際計量的能量反而比負載消耗的基波有功電能量還要小，由此可見大電流沖擊負荷對電子式電能的精度影響是特別大的。

二、大電流沖擊負荷可能損壞電能計量裝置

通過實踐證明，大電流沖擊負荷設備的電能計量裝置的平均使用壽命要遠遠低于普通負荷的電能表，故障率也偏高。每一款電能表都有兩個非常重要的參數，就是基本電流和最大額定電流。基本電流是確定電能表有關特性的電流值，額定最大電流是儀表保證其制造標準規定的準確度所能承受的最大電流值。我們上面提到大電流沖擊負荷設備啟動的瞬間會產生一個很大的電流，這個電流是設備正常運行時的幾倍甚至幾十倍，如果這個電流超過了電能表的最大額定電流值，輕則影響電能表的計量精確度，但這也會或多或少的對電能表造成損害，影響電能表的使用壽命，重則可能直接造成電能表的損壞，不能正常工作。

三、結束語

通過本文對大電流負荷對電能計量裝置的影響及危害的分析，我們知道大電流負荷裝置對電能計量裝置的使用壽命和計量精度都有很大影響。我們在追求治理諧波，減弱大電流負荷對電網和計量裝置影響的同時，還應改進計量裝置，采用新技術以達到對電網電能精確計量的效果，例如諧波電能表，非線性電能表。

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