低負荷下計量設備對電力計量的影響

【摘要】分析了低負荷下互感器對計量的影響及應對措施，研究了低負荷下電能表對電力計量的影響及應對措施，探討了低負荷下回路部分對電力計量的影響及應對措施，了以期為低負荷下計量設備對電力計量的影響提供一些參考，確保低負荷下對電力計量的準確性，推動我國電力計量的不斷發展，從而推動我國電網事業的不斷發展，為人們提高安全、穩定以及優質的電能。

【關鍵詞】低負荷；電能表；電力計量；誤差

近年來，作為電網運行重要組成部分的電力計量，其精準性越來越受到人們的關注。在電力計量過程中，電流互感器誤差、電壓互感器誤差、電能表誤差以及回路部分二次壓降誤差會直接影響低負荷下電力計量的準確性，因此，應當提高低負荷下電流互感器、電壓互感器誤差、電能表以及回路部分的電力計量準確性，確保低負荷下對電力計量的準確性，推動我國電力計量的不斷發展。

一、低負荷下互感器對計量的影響及應對措施

在低負荷下CT的比較差和角差最大，同時產生的計量誤差也最大。根據電流互感器工作原理（忽略勵磁電流情況）可得出：I2/I1=W2/W1。當一次電流通過電流互感器的一次繞組時，必須消耗一部分電流來進行勵磁才能使得二次繞組產生互感電動勢。消耗的電流使得鐵芯產生磁通，通常采用i0來表示勵磁電流，由于存在著勵磁安砸i0W1，導致一次安砸和二次安砸不相等，同時一次安砸提供了勵磁安砸，即i1W1-i0W1=﹣i2W2。其中主磁通由i0產生，互感器通常情況下磁密為0.08～0.10Wb/m2，因此i0在i1中所占比例相對較小。低負荷下，i1較小，同時產生的i2也相應較小，由于仍然需要產生勵磁，i0相對于額定負荷時的變化不明顯。因此，相對于i2來說i0相對較大，i1用來勵磁而消耗的比例變大，導致低負荷下電能表誤差較大。

因此，在日常工作中，應當注重安裝方式的合理選擇，在確保安裝經濟性的基礎上，最大限度減少二次回路阻抗，以減少電力計量誤差。同時也應當對CT、PT比的電流以及電壓互感器進行合理選擇，確保電流互感器盡量在非低負荷下運行，確保低負荷下對電力計量的準確性。

近年來，隨著電網系統容量不斷增加，用戶對供電可靠性、安全性要求不斷提高，在一定程度上改善了我國電網結構，使得母線短路容量增大。在選擇電流互感器時，很多電力計量出于安全需要考慮，在確保繼電保護動作時問內電流互感器有足夠的動、熱倍數的基礎上，再考慮電力計量的準確性，使得電力計量在低負荷狀態下運行，有時電力計量甚至在10%額定電流下運行，導致用電表出現不計量現象，與“電流互感器的一次側電流，在正常運行時應盡量為其額定電流的2/3左右，至少不得低于1/3”的規定不符。因此，為了提高電力計量的準確性，在進行變電站的設計改造時，應當從技術方面出發，加設電抗來減少母線的短路容量，同時，選擇高動及熱穩定倍數的CT或S級CT，來擴大電流互感器的計量范圍，提升電力計量的準確性。

二、低負荷下電能表對電力計量的影響及應對措施

轉動力矩和制動力矩是電能表在實際工作中的基本力矩，同時電能表的力矩還包括摩擦力矩、補償力矩、滑動力矩、電壓自制動力矩以及電流自制動力矩等附加力矩。當電能表小于低功耗時，摩擦力矩的常量部分可以用補償力矩相應衡量來補償，此時摩擦力矩的可變化部分由于轉速較慢產生的誤差相對較小。電能表的電壓自制動力矩在額定電壓下為常量，此時電流自制動力矩也會由于圓盤轉速慢而產生較小影響。因此，在cosΦ為1.0時，電流工作磁通的非線性影響是電能表負載的主要影響因素。

10%額定電流至最大電流是感應式電能表能保證的負荷電流誤差范圍，性能優秀的電子型寬負荷電能表能夠確保的負荷電流誤差范圍為5%額定電流至最大電流，然而保守做法為將保證誤差電流下限設置為額定電流的10%。當電能表的負荷電流比保證誤差的電流下限小時，電表磁路磁化曲線的非線性和機械阻力會導致電能表慢轉甚至不轉，同時也會導致電子式電能表由于有電表磁路磁化曲線的非線性問題和電子元件的靈敏度問題，當低負荷時出現電能少計現象。

所有的機械電能表都存在一個使計變器可靠動作，開始穩定運行的最小輸入電流，該電流也被稱為啟動電流。若電能表的負載電流小于電能表的啟動電流，電能表便不會進行計數。同時，在低負荷下，有功電能表出現的負誤差相對較大，使得線損不斷增大。因此，應當合理選擇CT。在實際的運行中，為了對電能進行準確計量，應當安裝寬負載電能表，來減少電能表的啟動電流，確保電能表的在低負荷下的正常運轉，保證低負荷下對電力計量的準確性，

三、低負荷下回路部分對電力計量的影響及應對措施

由于電流互感計量器誤差與外接阻抗成正比，當導線電阻和接線端子阻抗都增大時，會使得計量誤差增大，因此，導線橫截面積尤為重要，應當確保導線電阻與互感器所接的二次負載的合成負載容量在互感器準確度等級所允許的容量范圍內。電壓互感器連接導線的截面應當匹配負載阻抗和互感器的額定負載容量，同時也應當滿足互感器二次端鈕到電能表接線端鈕問允許電壓降的要求，滿足I類計費用計量。同時確保U降≤0.2%U2，其中U2為PT二次側的電壓，其他U降≤0.5%U2，并確保最小截面大于2.5mm2。由于高壓電能表的計數為加在其線圈上的電壓UF和流過其線圈的電流IF的乘積，即WF=UFIF。在電流回路中，渦流、線損等原因會導致電流回路出現一定的耗損，使得電能表計量的功耗為耗損后的功率，即W損=WF=UFIF，而用戶的實際使用功率W應為：

W應=U總I總=（UF+U損）（IF+I損）

U損為二次導線壓降。由于存在二次導線壓降，會導致計量電能小于應計電能。為了確保電力計量的準確性，應當減少二次導線壓降。一方面，應當對導線面積進行合理選擇，盡量選擇截面積較大的導線，來有效減小二次導線壓降。另一方面，增設電壓互感器二次回路壓降補償儀。電壓互感器二次回路壓降補償儀能夠對負載的大小、壓降的高低變化自動跟蹤補償電壓，來實現有效減小二次導線壓降。此外，也可以在線路上安裝字母變壓器，來有效減小二次導線壓降。當線路負荷較大時，同時運行兩臺變壓器或運行大容量變壓器；當線路負荷較輕時，只運行小容量變壓器，實現有效減小二次導線壓降，確保低負荷下對電力計量的準確性。

在電力計量過程中，計量設備為二次回路電力設備，同時電流互感器誤差、電壓互感器誤差、電能表誤差以及回路部分二次壓降誤差會直接影響低負荷下電力計量的準確性，因此，應當提高低負荷下電流互感器、電壓互感器誤差、電能表以及回路部分的電力計量準確性，確保低負荷下對電力計量的準確性，推動我國電力計量的不斷發展。

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