低負荷下計量設備對電能計量的影響分析

魏 超，王秀紅（國網營口供電公司,遼寧 營口 115000）

低負荷下計量設備對電能計量的影響分析

魏 超，王秀紅
（國網營口供電公司,遼寧 營口 115000）

經濟發展促使著電力需求量的爆發式增長，與之相匹配的電能計量也應該不斷進步和精準化。本文主要從發電、輸電、配電、用電四個層次分析了計量設備對電能計量的影響，并針對這些影響提出了具體的解決措施。希望本文的寫作能為電能計量的準確性提供參考。

低負荷；計量設備；電能計算

在電網運行過程中，電能計量的準確性直接關系到電力供應的效果。因此，計量設備對電能計量的影響也日益受到人們的重視。目前，低負荷下電能計量主要受到這幾方面影響：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等。因此，提高這幾種計量設備對電能計量的精準性，能夠有效推動我國電力計量的發展。

1 低負荷下互感器對計量的影響及應對措施

低負荷環境下，受到角差和比較差影響，互感器的電能計量誤差是計量設備中最大的一種。根據互感器的工作原理公式：I2/I1=W2/ W1。通過此公式可知，互感器內電流經過一次繞組，必然會產生部分損耗，由此才能進行二次繞組，這種互感電動勢能消耗而產生的電流會使得磁通在鐵芯部分產生，并用i0來表示勵磁電流，因勵磁安匝，i0W1，使得一次安安匝不等于二次安匝，同時一次安匝提供了勵磁安匝，即i1W1-i0W1＝-i2W2。其中主磁通由i0產生，互感器磁密一般為0.08～0.10Wh/m2，可知i0在i1中占比例較低。低負荷下環境下，i1與i2呈現正相關關系，但是由于仍然需要產生勵磁，i0與額定負荷并不顯著相關。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，互感器的安裝方案必須科學化，不但要保證經濟合理化，使得二次回路阻抗最小化，這樣最低的降低電能計量的誤差；還要合理選擇CT、PT比的電流及電壓互感器，確保低負荷下電力計量誤差的最小化。

這幾年，隨著電力系統改革的不斷深入，系統容量也隨之增加，其安全風險性也得到關注，用戶對于電力供應的安全更加重視。因此，電力系統的安全管理也逐步深入，比如，在電力系統配置電流互感器的過程中，為了提升安全性，大部分電力企業都增加了母線的短路容量，而電流互感器的準確性則沒有放在首要位置進行考量。在低負荷環境下，電流互感器計量經常會低于額定電流的10%左右，這不但造成了電能計量的誤差，而且超出了一次測電流在額定電流33%-67%之間的比例。由此可知，電力系統的設計與改造過程中，就需要通過增加電抗、降低母線短路容量等技術手段來減少劑量誤差的出現，最終使得電能計量誤差的最小化，提高計量設備的準確性。

2 低負荷下電能表對電能計量的影響及應對措施

電能表的正常運轉不但需要制動、轉動力矩正常工作，還需要電能表內部避免摩擦、滑動和補償等輔助力矩出現異常。在功耗比較小的狀態下，電能表內部摩擦力矩一般使用補償力矩的數值來表示。在這種狀態下，電能表會通過降低摩擦力矩的可調節部分的轉速來減少誤差的產生。也即是說，要保持電能表的常量狀態，那么電壓自動力矩也必須在額定電壓狀態下，這樣所產生的電能表轉速才能保持常量。因此，低負荷下，電能表對電能計量受到電流運行時磁通的變化影響，這種變化屬于非線性的變化。一般狀態下，電能表要保持較為精準的計量，那么對電流范圍必須控制在極限電流至10%的額定電流范圍內。當然，目前也有較為先進的電能表，能叫這一范圍擴大到極限電流至5%的額定電流。雖然范圍擴大能夠提高計量的精準性，但是對電能表卻會造成極大破壞，其磁化曲線與阻力將會直接導致電能表指針旋轉遲鈍或者停止偏轉，損壞電能表的靈敏度，反而造成了更大的計量誤差。因此，本文建議為了保護電能表的情況下，提升計量的準確性，最好是將電流控制在10%的范圍內。

不管采用何種機械電能表，其啟動電流都不能大于負荷電流工作，不然將直接導致電能表停止工作，造成誤差。此外，在低負荷的環境下，有功電能表也會產生比較大的負誤差，并很大程度上損壞電能表，縮短其工作壽命。綜上分析可知，為了盡量減少電能表誤差造成的電能計量失誤，應該使用負荷較寬的電能表，并將其啟動電流設置為較低狀態，來減少低負荷環境下電能計量的誤差，提高其準確性。

3 低負荷下二次回路降壓對電力計量的影響及應對措施

由理論可知，電流互感器的外接阻抗越高，其計量誤差則相應的增大，因此，導線電阻接線端子存在的阻抗，對計量誤差的增大有重要影響。由此應非常注重導線截面的科學選取，應把握一條原則，也就是說，只有在互感器所允許的準確度的范圍內，導線電阻與互感器間的二次負載的合成負載容量才能保持正常狀態。在二次回路中，電壓互感器所接導線的截面除了與負載阻抗和互感器的額定負載容量相配合外，還應符合互感器二次端紐到電能表鏈接端紐間允許電壓降的要求，I類計費用計量U降≤0.2U2，其他U降≤0.5U2，且最小截面也應＞2.5。這是由于：高壓電能表的計數是加在其他線圈上的電壓與流過其線圈電流之乘積。因電流回路的渦流與線路損耗等因素，電能表的功率，實際損耗后的功率，用戶應計量功率是二者之和才準確。對此可采取應對措施：

（1）科學選取盡量大的橫截面導線以降低二次導線壓降的影響；

（2）可考慮安裝大小容量的母子變壓器，高負荷下母子兩臺同時開啟或開啟大容量母變壓器，低負荷下則開啟小容量子變壓器；

（3）加裝電壓互感器二次回路壓降補償表。

4 結束語

國民經濟的發展與社會的穩定，促使著電力需求量的爆發式增長，任何形式的電力供應不足都會給經濟建設帶來不利影響，因此，本文通過計量設備對電能計量的影響分析，從低負荷下互感器、電能表和二次側回路三方面入手，詳細研究了電能計量的準確性問題，并對這三種方式的改進策略進行有效分析，最終提升我國電力計量的準確性。

[1]趙玉富,陳卓婭,郭洪.電子式互感器[J].電測與儀表,2006(06).

[2]張克武.電力計量技術的管理現狀及應用對策分析[J].科技與企業，2013(05).

[3]常聰偉.試論電力計量技術的管理及應用[J].電子制作,2013(23).

[4]張明貴.淺談電力諧波在電力計量中的應用及發展[J].黑龍江科技信息，2012(25).

[5]劉學剛，張倩，張軒瑋.關于電力計量設備的維護檢驗與管理[J].機電信息，2010(18).