淺析消弧線圈接地系統電壓不平衡對電能計量裝置誤差的影響

孫良偉， 朱建華， 張宏偉， 陳運濤， 高 峰， 胡玉春

（1．國網昌吉供電公司，新疆 昌吉，831100；2.國網新疆電力公司電力科學研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

淺析消弧線圈接地系統電壓不平衡對電能計量裝置誤差的影響

孫良偉1， 朱建華2， 張宏偉1， 陳運濤1， 高 峰1， 胡玉春1

（1．國網昌吉供電公司，新疆 昌吉，831100；2.國網新疆電力公司電力科學研究院，新疆 烏魯木齊 830011）

為了保證電網的安全運行和電能計量裝置的準確可靠，迫切需要加強對高損線路進行計量誤差監測和分析，掌握電網的電能計量裝置的運行狀況和電能計量裝置的計量誤差。介紹了昌吉地區高損線路35kV特團光一線計量誤差的監測與分析的實例，根據監測數據和現場檢查結果分析了造成高損線路的原因，提出了影響電能計量裝置誤差的因素并提出相應的對策。

高損線路； 誤差； 監測； 分析

0 引言

隨著我國節能減排工作的深入推展，風電作為新時期清潔能源的代表之一，在新疆地區得到光伏的發展，特別是在國家政策扶持和新疆獨特地理優勢的雙重影響下，光伏裝機容量正在迅速擴張。然而，光伏電站的由于自帶有逆變器，會產生大量的諧波，對電網的電能質量和計量系統都會產生一定影響[1]，因此監視和分析光伏接入對這些的影響是必要的。

消弧線圈接地系統式是低壓配電網中一種常見的接線方式，大量的技術人員針對消弧線圈接地系統產生的問題進行相應的研究，并得出了對應的對策[2-6]。文獻[7]分析了中性點經消弧線圈接地的電壓偏移現象，對提出了對應的解決方法。文章在上述文獻的研究基礎上，針對某35kV線路線損不正常的現象，分析其對應原因，并提出了對應的解決辦法。文獻[8]介紹了智能消弧線圈的原理和特點。文獻[9]介紹了貿易結算處的電能表接線方式，為誤差分析提供了理論基礎。

本文在上述文獻基礎上，分析了光伏電站貿易結算點誤差較大的原因，并針對該問題提出了對應的解決措施。

1 光伏線損異常情況介紹

2014年特變紅旗農場20MW光伏電站對昌吉供電公司的貿易結算關口35kV特團光一線結算關口計量準確性提出置疑，35kV特團光一線線路長12.5km、線損達到約3.5%，110kV團場變35kV特團光一線是昌吉供電公司的貿易結算關口，其是否準確直接影響到上下網電量、發電量的準確計算。昌吉供電公司接到情況反映后，安排技術人員進行核查。經核查電能計量裝置檔案資料，電能表、電壓互感器、電流互感器都經過法定計量檢定機構進行檢測，并出具了檢定報告；從電網角度講,并網光伏電站與電網間形成較為多變的電力電量交換和復雜的結算關系，需對運行設備參數和運行情況進行分析和檢查，找出影響線損的因素并提出相應的對策，確保電能計量裝置計量的電量準確。

2 線損異常的主要原因

首先對變電站和客戶側計量裝置進行了檢查和電能表現場校驗。檢查結果是：表計接線正確，電能表誤差也在0.2%誤差范圍之內，但是電能表顯示計量繞組電壓和變電站監控后臺機顯示的保護繞組母線電壓都不平衡。因排除電能表本體和計量繞組及其回路引起的誤差問題，針對110kV團場變的一次接線方式進行核查，110kV團場變電站主接線圖顯示35kV側采用的是經消弧線圈接地系統，實際狀態是消弧線圈接地刀閘在拉開位置，采用不接地系統的運行方式；特變紅旗農場20MW光伏電站主接線圖顯示35kV側采用的是不接地系統的運行方式；

通過查看該光伏電站每日抄表記錄，并對110kV團場變35kV特團光一線前幾個月的電量與客戶側電量進行了比對，數據見表1。

表1 客戶側和公用電網側電量對比Tab.1 Electrical energy comparison between Consumer side and Grid side

經過對110kV團場變和特變紅旗農場20MW光伏電站一次設備參數和運行情況進行現場查看和分析，發現110kV團場變35kV側采用的中性點不接地運行方式（35kV消弧線圈接地刀閘在斷開位置）；而特變紅旗農場光伏電站35kV側，是采用的是經35kV接地所用變的消弧線圈進行接地，經過分析初步確定客戶側接地變壓器中性點消弧線圈接地系統故障引起的母線電壓不平衡，造成35kV系統中性點漂移引起的計量誤差，經與光伏電站協商并申請調度同意，光伏電站臨時退出了35kV接地所用變后，再次核查發現電能表顯示計量繞組電壓和變電站監控后臺機顯示的保護繞組母線電壓都平衡了，證明是客戶側接地變壓器中性點漂移引起的計量誤差。

3 接地運行方式和線損關系

特變紅旗農場20MW光伏運行方式臨時改變，查找出因35kV接地所用變造成系統母線電壓不平衡的原因，發現此問題后，為盡快解決計量爭議，通過查找相關技術資料，探討解決運行方式或設備選型造成的隱患缺陷，為今后大中型光伏電站優化設計提供參考依據。

消弧線圈的引入是為了解決電網中性點電壓的偏移現象，合理設置脫諧度有助于消除中性點電壓偏移。但全補償的消弧線圈會導致接地殘留增大，且維護難度加大。目前的解決辦法為在正常運行方式下，消弧線圈的工作點偏離系統諧振點，異常故障的情況下，通過電力電子器件的調節快速實現全補償。

表2 特變紅旗農場20MW光伏電站35kV接地變退出后35kV特團光一線二側電能表電量數據分析Tab.2 Analysis of electrical energy from meter of35kV Tetuan-guang I line after grounding transformer of Tebian Red star farm 20MW photovoltaic power station exiting

通過以上分析和生產廠家技術人員現場檢查核實，目前暫時無法解決35kV接地所用變消弧線圈正常運行時的中性點電壓位移問題，經設備生產廠家技術人員論證消弧線圈退出后，35kV所用變可以正常運行，可保證光伏電站的生產、生活用電。為確保電能計量裝置的準確，2015年7月11日中電投紅旗農場20MW光伏電站35kV接地變消弧線圈退出運行。

特變紅旗農場20MW光伏電站運行方式臨時改變，查找出因35kV接地所用變造成系統母線電壓不平衡的原因，通過對兩處電能計量裝置電能表電量進行比對，驗證了中電投紅旗農場20MW光伏電站35kV接地變壓器消弧線圈造成的計量誤差問題，圓滿解決特變紅旗農場20MW光伏電站上網電量爭議。下一步研究將繼續跟蹤35kV接地所用變壓器消弧線圈的解決方案及措施，消除光伏電站一次設備對電網的設備隱患影響，確保其電能質量和電能電費的公平結算。

4 結論

新能源若想更好地發展，首要解決的是并網問題。以特變紅旗農場20MW光伏電站電量爭議為切入點，分析電能計量裝置在運行過程中的故障情況，對故障問題進行分析和判斷，研究了光伏發電并網電氣一次設備的設置與選取問題，得出如下結論：

（1）嚴格遵守國家相關的設計和運行規范。良好的設計是電廠正常運行的保證，設計規范往往是工程經驗的總結，可以避免以往運行過程出現的不合理問題。

（2）加強試運行期間的管理和監控。試運行是電場初期運行重要階段，可以驗證設計和基建工作的合理性。加強數據分析和整理工作，及時發現相關問題，可以有效減少問題對后期運行造成的損失。

[1]郭家寶,王毅.光伏發電站設計關鍵技術[M].北京:中國電力出版社，2014.

[2]曲軼龍.全補償消弧線圈及其控制方法的研究[D].華北電力大學(北京)，2008.

[3]李衍凱.正確選擇小接地電流系統中的計量方式[J].大眾用電，2005，(11):33.Li Yankai.Correctly select the measurement method in the small ground current system[J].Popular Utilization of Electricity，2005，(11):33.

[4]武遠方，張金成.對大電流接地系統電能計量方式的分析[J].青海電力，1996，(04):4-8，16.Wu Yuanfang,Zhang Jincheng.Analysis of Energy Metering Mode for High Current Grounding System[J].Qinghai Power，1996，(04):4-8，16.

[5]余永寬.對35kV經消弧線圈接地高壓側電能計量的分析[J].電測與儀表，1993，(06):21-25.Yu Yongkuan.Analysis of the Energy Metering of 35kV Grounded High Voltage Side of Arc-suppression Coil[J].Electrical Measurementamp;Instrumentation，1993，(06):21-25.

[6]何利余,李世富.小接地電流系統消弧線圈的投入對電度計量的影響及改進意見[J].電測與儀表，1980，(01):26-28.He Liyu,Li Shifu.Influence of the Application of Arcsuppression Coil in Small Ground Current System on Electricity Metering and Its Improvement[J].Electrical Measurementamp;Instrumentation，1993，(06):21-25.

[7]徐國順，范學鑫，楊峰.消弧線圈裝置接地的系統中性點電壓位移的研究[J]現代船機維修技術，2005(3):194-196.Xu Guoshun,FanXuexin,YangFeng.StudyonNeutralpoint Voltage Displacement of Arc-suppression Coil Device[J].Modern ship maintenance technology.2005(3):194-196.

[8]孫建坡.智能變電站中消弧線圈的研究與應用[D].中國礦業大學，2016.

[9]任曉臨.貿易結算用電能計量裝置及互感器的接線方式[J].電世界，2011，52(12):1-3.Ren Xiaolin.Electricity metering devicefor trade settlement and connection of transformer[J].Electricity world，2011，52（12）：1-3.

Influence Analysis Voltage Unbalance for Electric Energy Metering Devic Error in Arc Suppression Coil Grounded System

SUN Liangwei1， ZHU Jianhua2， ZHANG Hongwei1， CHEN Yuntao1， GAO Feng1， HU Yuchun1
（1.Changji Power Company，State Grid，Xinjiang Electrical Power Corporation，Changji 831100，China；2.Xinjiang Electric Power Research Institute Xinjiang Electric Power Corporation State Grid，Urumqi 830011，China）

In order to ensure the reliability of electric energy measurement and safety operation of power grid，it’s necessary to monitor and analysis the error of high line loss，obtain the measurement error of metering device.This paper introduce the example on monitor and analysis of 35kV Te-tuan-guang I line measurement error，according the monitor data and result，analysis the reason for high line loss，give the factors influencing electric energy measurement device and the measures。

high line loss； error； monitor； analysis

TM645

B

2095-3429（2017）05-0063-03

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2017.05.015

2017-08-03

孫良偉（1974-），男，陜西西安人，本科，助理工程師、高級技師，主要從事電能計量技術工作。