提高電能計量裝置的準確性

董寧

一、緒論

發電廠的主要盈利方式是將發電機組所產出的一部分電量賣給國家電網公司，而國家電網公司通過電能計量裝置的讀數與電廠進行電量結算，所以電能計量裝置的準確性直接影響發電廠的經濟效益。

發電廠綜合廠用電率統計：（發電量—上網電量）/發電量，發電量為發電廠所有發電機輸出電量，為每臺發電機電能計量測量值的總和;上網電量為發電廠所有線路輸出電量，為每條線路電能計量測量值的總和。

若電能計量裝置有較大的誤差，按照四臺320MW裝機容量說明（其中經濟損失的部分按照0.33元每度的上網電價計算）：發電量損失=機組容量×24×365×機組投用率;經濟損失=發電量損失×上網電價。

根據上表可見，哪怕是極小的誤差也對發電廠造成極大的直接經濟損失。所以電能計量裝置綜合誤差的計量準確性，是確保上網電量的正確可靠，涉及發電廠經濟效益的重要環節。

二、引起電能計量裝置誤差大的原因

電能計量裝置有三部分組成：分別是電能表、電流電壓互感器以及連接電能表與互感器之間的電氣元件。[1]對應以上三部分，每一部分都會存在誤差，因此造成電能計量裝置誤差的原因也可以從三方面進行考慮：電能表誤差、互感器合成誤差以及PT二次回路壓降三者引起的合成誤差。而三者相加就稱為電能計量裝置的綜合誤差。[2]

γ=γb+γh+γd

γ：電能計量裝置的綜合誤差

γb：電能表的誤差

γh：電流、電壓互感器的合成誤差

γd：電壓互感器二次回路壓降引起的合成誤差

（一）電能表誤差

電能計量裝置按其所計量電量的多少和計量對象的重要程度分五類（I、II、III、IV、V）進行管理。根據DL/T448-2000《電能計量裝置技術管理規程》要求：裝機容量在200MW及以上的發電機、發電企業使用的是I類電能計量裝置，其準確度等級如下表所示：

（2）電能表自身誤差。電能表本身的產品質量、生產廠家的制作工藝水平、產品內部各個元器件的選擇等因素，都會影響電能表的誤差。

（3）負載影響。電能表用戶負荷電流變化幅度大或者在低負荷或者低功率因數條件下的誤差相對其在額定電流、額定功率因數下的誤差較大。

（4）使用不規范。電能表非正常接線或者使用不當引起的計量誤差較小，一般只在百分之幾至百分之十幾，但乘以倍率以后，會造成很大的誤差。

（二）互感器合成誤差

經過電流互感器、電壓互感器轉換后的二次電流或電壓不可能與一次電流或電壓完全相等，毫無誤差，即二次電流或者電壓與互感器的額定變比的乘機不可能等于一次電流或電壓，因此存在比差;而將二次電壓或電流的相位逆時針轉180°后，與一次電壓或電流的相位也不可能重合，因此存在角差。由于互感器存在比差和角差使得電能計量裝置有誤差，稱為互感器的合成誤差。

以電流互感器為例，由于電流互感器將一次電流I1轉換為二次電流I2的設備，而在轉換的過程中，由于勵磁電流Ie的存在，而勵磁電流Ie是由一次電流提供，使得一次電流I1不能毫無損耗的轉換為二次電流I2，產生了變比誤差。勵磁電流Ie不僅在鐵芯中會產生磁通，還會產生鐵芯損耗，包括渦流損耗和磁滯損耗。互感器線圈是感性元件，勵磁電流Ie與二次電流I2有一定的相位差，就產生了角度誤差。

其次電流互感器的二次容量的選擇也影響著互感器的誤差，電流互感器的二次容量需滿足電能表電流回路線圈阻抗、連接用導線電阻以及其他連接組件的接觸電阻。

（三）電壓互感器二次回路壓降

電壓互感器二次回路中含有端子、電纜、電壓切換裝置等元件，當該回路流過電流時就會產生壓降，根據歐姆定律可知，電壓互感器二次回路壓降等于流過該回路的電流與二次回路的等值阻抗的乘積。二次回路的等值阻抗分為：自身阻抗和接觸阻抗。自身阻抗主要為電纜的阻抗為主，根據R=ρLS 可以看出，電纜的阻抗與其長度成正比，與其截面積成反比。接觸阻抗是導體與導體之間所呈現的阻抗，這類阻抗易被外在條件所影響，如溫度、濕度等變化。舉兩個例子，在雨天測得的阻值往往比晴天的小一些;金屬表面氧化生銹會增加接觸電阻。電氣元件的自身阻抗是穩定的，只會隨著溫度的變化極其小幅的變化，而電氣元件的接觸電阻則是不穩定的，而且可能變大也可能變小。所以在電壓互感器二次回路實際檢測中，實際測量值往往比計算值大很多，就是因為有接觸電阻的隨機性存在。

以下是電能計量裝置電壓互感器二次回路示意圖：

三、降低電能計量裝置誤差的方法

（一）選用高精度電子式電能表

由于電力電子技術的發展，電子式電能表代替了以往使用的感應式電能表，較感應式電能表而言，電子式電能表由于采用了集成電路元件，計量電路中阻抗小，功耗小，起動功率也小，且靈敏度較高。而感應式電能表存在電子式電能表沒有的機械問題，當機械轉盤由于磨損等原因導致電能表越走越慢，會使誤差變大。

（二）選用合適的電流、電壓互感器

由于電流、電壓互感器存在比差和角差，在比差方面，選取電流、電壓互感器比差符號相反、大小相等的互感器;在角差方面，選取符號相同、大小相等的互感器。這樣可以使得互感器的合成誤差盡可能的小。[4]

（三）降低電壓互感器二次回路壓降

（1）減少電壓互感器二次回路導線的長度或者減小其截面積，由于一般電廠的電壓互感器都安裝在母線上或者出線上，而表計一般都在繼電保護室。我們可以通過將表計安裝在母線室附近或者增加一路電纜從而增加導線的截面積，達到減少線阻的目的。

（2）更換內阻較低的計量熔絲/開關，由于熔絲的不穩定性，容易產生接觸不好而發熱，以及觸頭氧化，將引起接觸電阻增大，二次回路熔絲電壓就增大。選用計量專用的低電壓降的開關，能克服熔絲特性所產生的不穩定性，降低其兩端的電壓降，從而降低電壓互感器二次回路電壓降。[5]

（3）使用獨立的計量回路電壓互感器，如果多條線路共用一組母線電壓互感器，由于二次回路接入的設備過多，使得二次回路電流增大，從而引起電壓互感器二次回路壓降增大。

四、結語

電能計量裝置是發電廠與國家電網進行電貿易結算的法律依據，其準確性直接影響雙方的經濟利益，尤其對發電廠這樣的大用戶來說，由于發電量很大，對電能計量裝置的準確性要求也越高。

本文對從電能表、互感器、二次回路壓降三方面對影響電能計量裝置準確性的因素進行了分析和總結，并針對每一個影響電能計量裝置誤差的因素提出了一些實際的解決方案。

參考文獻：

[1]王昕.EDMI電能表對電能計量裝置的在線補償.云南電力技術，2002-03-30.

[2]朱少波.運行中電能計量裝置二次回路缺陷分析.廣西電力，2007-04-15.

[3]DL/T448-2000《電能計量裝置技術管理規程》.

[4]哈秀娟.電能計量裝置的綜合誤差對計量的影響分析.內蒙古電力技術，2006-12-20.

[5]吳海芳，馮茗俊.降低TV二次回路壓降提高電能計量精度.華東電力，2010-09-24.