計量二次回路壓降測量與研究

文|王志

計量二次回路壓降測量與研究

文|王志

影響電能計量誤差的主要因素

電能計量系統由電能表、電流互感器、電壓互感器以及連接電能表和互感器的二次連接線等組成。電壓互感器的二次出口電壓通過二次線接到電度表上，由于電纜阻抗及回路接觸電阻產生電壓降，導致電度表上的電壓小于電壓互感器二次端電壓，從而產生電能計量誤差。電能計量的綜合誤差除了取決于電能表、電流互感器、電壓互感器的誤差外，還取決于電壓互感器二次回路壓降的誤差。DL448—2000《電能計量裝置技術管理規程》明確規定“電壓互感器二次回路電壓降：對I、II類貿易結算用計量裝置，應不大于額定二次電壓的0.2%；其它計量裝置，應不大于額定二次電壓的0.5%”。

電壓互感器二次壓降測試及原因分析

風電場接入電壓等級由35kV至330kV不等。電壓互感器多安裝在升壓站，計量表計安裝在繼保室，計量二次電壓回路通過小型空氣斷路器（代熔斷器）、電壓互感器隔離開關輔助觸點、二次電纜與控制室內的電能表計相連。小型空氣斷路器及隔離開關輔助接點的氧化、接線端子螺絲松動導致接觸不良、二次電纜阻值大小等因素均影響二次壓降。二次壓降的增大必然使電能計量負誤差增大，是造成電量損失的一個不可忽視的因素，下面以某風電場為例進行說明。

一、風電場基本情況

某風電場建設規模12.7萬千瓦，變電站內安裝1回220kV 送出線路、2臺220kV 63MVA主變壓器、7回35kV集電線路，其中220kV電壓互感器一組，二次線圈三卷，分別用于保護、計量、開口三角，至控制室電纜長度80m。

二、電壓互感器計量二次回路的接線現狀

測量用電壓回路二次線由電壓互感器二次接線柱2a、2n（保護卷）通過2.5mm2電纜接到電壓互感器就地端子箱，經互感器隔離開關輔助觸點切換后送計量總保險（空氣斷路器），再經80m，截面積4mm2電纜送至電度表屏。

三、電壓互感器二次回路壓降測量。

二次回路壓降測量使用二次回路壓降測試儀，其原理是在測差法原理的基礎上，通過測PT二次端電壓和電能表端電壓之間的比值差f和相位差δ，根據公式（1）計算出電壓互感器二次回路壓降相對值Δu。

PT二次回路壓降測試儀主要由隔離PT、測量電路、控制電路等組成，其基本工作原理框圖如圖2所示。

圖中的“切換開關或繼電器組”的作用是選擇測量回路，對于三相四線的電能計量裝置應選擇A-O、B-O及CO回路，儀器在一個時刻只測一個回路的電壓降。圖中的“測差電路”主要是測量ce端的電壓即電壓降Δu，圖中的“工作回路”接在隔離PT的二次測量，主要是通過隔離PT測量始端電壓U1。圖中的“計算、顯示等電路”主要是計算Δu和U1的比值并且得到Δu相對于U1的同相分量（比差）和正交分量（角差）。

測試時從被測試電壓互感器二次端子及電能表接線端子分別取電壓至測試儀器，測試原理接線見圖3。

根據測試結果分析， 2013年該風電場年發電量為30233萬千瓦時，因二次壓降造成計量誤差，由此帶來計量損失發電量28.8萬千瓦時，相當于經濟損失15.55萬元。

四、互感器二次壓降產生的原因。

風電場升壓站電壓互感器安裝地點與計量電能表距離較遠，二次連接導線較長，二次導線壓降使電能表電壓低于電壓互感器出口端電壓，產生計量負誤差。影響二次導線壓降的主要因素為二次導線截面積小，風電場多使用4mm2獨芯銅塑線，由于生產廠家偷工減料，大多導線的截面積達不到標稱值；還存在使用銅的純度不夠，造成電阻率偏高等情況；其次計量電壓二次回路在接線中過渡端子太多，端子松緊及接觸面氧化層造成接觸電阻增加。

現場不夠重視計量回路電壓降引起的測量誤差，存在互感器二次卷使用錯誤，電能表計應該使用0.2級互感器，不應使用0.5級。計量互感器二次卷與保護、測量混用，二次負載過大，造成計量誤差增加等情況。

為降低計量電壓回路電阻，DL448—2000《電能計量裝置技術管理規程》規定“35kV以上貿易結算用電能計量裝置中電壓互感器二次回路，應不裝設隔離開關輔助接點”，風電場計量回路大都經隔離開關輔助接點切換，不符合規程規定。

降低計量回路二次壓降的技術措施

一、 計量回路配置專用的0.2或0.2S級互感器，風電場電壓互感器有計量、保護、開口三角三個二次卷，梳理計量電壓二次回路，將保護和測量負載移到保護二次卷，做到計量卷專用，減小回路負載，降低計量誤差。

二、 降低二次回路阻抗。增加二次電纜截面積，對壓降達不到允許范圍的計量二次電壓回路使用的電纜進行更換或增加并聯電纜，將2.5mm2和4mm2的獨芯銅塑線更換為6 mm2的銅塑多股線或增加并聯同規格電纜；減小計量電壓二次回路接觸電阻，根據規程規定，取消隔離開關輔助接點；適當取消部分過渡端子，降低回路接觸電阻。

三、根據DL448-2000《電能計量裝置技術管理規程》規定“運行中的電壓互感器二次回路電壓降檢驗周期：對35kV及以上電壓互感器二次回路電壓降，至少每兩年檢驗一次。按要求定期對計量回路二次壓降進行檢測，發現壓降偏差超出允許值及時整改。

結束語

減小電壓互感器二次回路壓降是降低計量誤差的一個重要因素，應貫穿電力生產的工程設計、初設審查、設備選型、安裝調試到生產運行。在風電場建設中采用計量專用電壓互感器和電壓二次回路，減小回路接觸電阻等方法降低電壓互感器二次壓降；運行生產中，定期開展計量回路二次壓降測量分析，做好二次回路壓降監控措施，實現全過程技術監督管理，在風電場技術管理中提升效益。

（作者單位：大唐新能源試驗研究院試驗研究所）