分析电能计量装置中的误差

摘 要: 电能计量管理工作是电力企业生产经营管理及电网安全运行的关键环节, 其技术和管理水平事关电力工业的发展和电力企业的形象,而且影响到结算的准确、公正,涉及到广大电力客户的利益。

关键词:电能计量 装置 误差分析

1. 导致电能表误差的原因

(1)受冲击负荷的影响。因冲击电流的峰值会是平均负荷电流的数十倍, 受惯性的作用、电能表的转盘转速加快、使电能表呈现瞬间的正偏差。

(2)工作电压偏低。当电能表接入的工作电压偏低(低于额定值)时,因电压元件产生的自制力矩与转盘的转速、电压磁通与u的平方成正比, 因此, 当电压偏低时,其电压变化而引起的自制动力矩变化率要大于驱动力矩, 所以电能表会产生正偏差。

(3)用电负荷轻。用电负荷太轻,其电流达不到电能表标定值的5%时,电能表的工作特性会很不稳定,因补偿力矩的作用较大,会使表计产生较大的正偏差。经试验证明,电表在2%～3%的标定负荷下运行时,其误差将会增大20%～40%。

(4)超负荷运行。电能表长期超负荷运行(超过标定电流1～4倍以上)时,将导致电流铁芯的自制力矩加大、又使电流线圈长期严重发热而造成匝间短路, 使驱动力矩减少、电能表因此产生负偏差。

2. 电能计量装置综合误差分析

电能计量装置是计算供电企业与电力客户之间进行电能与货币交换的依据, 它的准确性关系到供用电双方的利益。电能计量装置由电能表、互感器及二次接线等三大部分组成,其误差由这三部分引起的误差组成,其各自的误差都可直接测得。但是,当将它们组成一个整体构成电能计量装置后,则它们对电能计量结果的影响, 会因接线方式的不同、使用条件变化而不同。

电能计量装置的综合误差γ是使用整套电能计量装置时,由电能表的基本误差γp互感器的合成误差γh二次回路的压降误差γ d引起的整体误差,即:

γ=γp+γh+γd

其中γh=(KlnKynP2-P1)P1×100%式中:Kln为电流互感器的额定变比;Kyn为电压互感器的额定变比;P2为互感器二次侧功率,W(或KW);P1为互感器一次侧功率,W(或KW)。

由于综合误差γ为γp 、γh、γd的代数和,我们又把由互感器的比差和角差引起的计量误差称为互感器的合成误差。在实际应用中,把二次回路的压降引起的差和角差考虑在互感器的合成误差内。从公式中可求出不同接线方式下的互感器合成误差,求出互感器的合成误差是计算综合误差的关键。在综合误差中,互感器的影响是主要的,因此通过它们大小、符号的配合,可使整体综合误差减小;而且互感器的合成误差还与选用的互感器的比差、角差的大小、符号有关,即互感器的选用也存在合理组合的问题。

实践证明, 即使采用准确度较高的电能表和互感器,由于接线方式的影响也可能产生较大的综合误差。例如: 在额定负载, 功率因数等于0 . 8 时, 采用1 . 0 级电能表,0.5 级互感器,其中电压互感器二次导线电压不超过0.5%,经计算,最大可能的综合误差可达-3%。如果要使采用0.2级互感器最大可能的综合误差也可达-1.2%。若电能表以及互感器本身的准确度都较低,则综合误差会更大。同时因二次导线电阻率、导线长短、横截面大小,联接点电阻,电能表的倾斜度等一系列因素影响将使整套计量装置呈现更大综合负误差,并且供电量越大,每月因负误差而损失电量累计就是一笔不小的数这对提高企业效益和降低线损是一个不可忽视的因素,因而在计量工作中不能忽略每一个小环节。

3.减小计量装置综合误差的方法

在对电能计量装置综合误差的分析中, 综合误差是多方面综合因素的结果，很难准确计算，但可以采取一些技术措施，减少影响综合误差的各个环节的误差，综合误差的计算是很麻烦,对运行中电能计量装置来说,由于互感器的合成误差不仅与其本身的比差、角差有关,还与负载的大小、性质以及接线方式有关,所以,很难合理地、正确地计算出综合误差,当负载经常变化时,就更难以计算了, 总之, 为了便测量结果更准确, 也能减少繁锁的计算,又能达到准确的目的, 最有效的方法还是设法减小综合误差。

3 . 1合理配置电能表和互感器的准确度等级

根据DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》的规定，对于月平均用电量5 GWh及以上或变压器容量为10 MVA及以上的高压计费用户、200 MW及以上发电机、发电企业上网电量、电网经营企业之间的电量交换点、省级电网经营企业与其供电企业的供电关口计量点的电能计量装置均属于I类电能计量装置，工类电能计量装置应配置0.2S级或。0.5S级有功电能表，2. 0级的无功电能表一0.3级的电玉互感器。0.2S级的电流互感器。

3 . 2 电能表与互感器成组进行校验调整此办法是将电能表与其配套的互感器组成组后再进行校验调整。调整时,把互感器误差考虑在电能表内,然后对电能表进行调整。在采用此种办法时, 为了能收到良好的效果,应满足下列条件。

(1)应预先了解负载的性质和大小,且负载能够经常保持稳定。否则,会因负载的变化引起互感器合成误差的变化,因而使调定的结果也随之改变,即不能保证始终运行在调定的最佳工作点附近。

(2)在调整电能表之前,应对互感器合成误差进行计算,并要求互感器合成误差较小,当互感器合成误差较大时,会使电能表由于过量的调整而造成电能表本身的误差特性变坏。成组调整的方法步骤如下。

① 根据互感器实际二次负载, 准确地测定互感器的比差和角差。

② 利用互感器合成误差公式, 计算互感器合成误差,并将其按负载电流大小和功率因数大小绘制成曲线。

③根据电力负载和功率因数随时间的变化白线,求出平均负载及平均功率因数,以此作为调整点。

④ 按确定的调整点, 在步骤② 作出的互感器合成误差曲线上,求出用以调整电能表的互感器合成误差值。

⑤根据确定的互感器合成误差值进行电能表的调整。

此方法在试验室调整为值。在试验室将电能表和互感器成组试验和调整好以后,再安装到运行现场。成组调整时,只要使电能表的误差与互感器的合成误差大小相等、符号相反。便可达到减小电能计量综合误差的目的。但应注意:这种办法只能在一定条件下减小互感器合成误差对电能计量综合误差的目的。要完全补偿还是很困难的,另外,当互感器合成误差值很大时,是不宜将此值完全调入电能表内的,若全调入电能表内,不但收不到良好的效果, 反而使电能表的运行特性变坏。当互感器合成误差值小于±3%时,便可以将其调入电能表内。合成误差值再大, 则不直调入电能表内了。当互感器合成误差不能调入电能表内时,可根据互感器合成误差对电能表计量的总电量进行更正。如果将成组调整法和组织配对法结合起来运用,将会收到更好的效果。

3 . 3 对互感器误差进行调整

我们现在知道, 电能计量综合误差的大小主要决定于电能表本身的误差和互感器的合成误差。因此, 可根据现场具体情况,对运行中的电流、电压互感器进行误差补偿,使其误差尽可能地减小,甚至小到可以被忽略; 另外,还可通过调整某一相或两相电流、电压互感器的比差和角差来减小互感器的合成误差。

4. 减少电能计量误差的几点措施

4 . 1 电能计量装置方面

(1)采用电压误差补偿器(手动),补偿二次导线压降引起的误差。电压误差补偿器是一种输出电压幅值和相角可以调节的装置, 可以补偿电压互感器二次导线压降所引起的负值比差。

(2)电压互感器二次导线的选择。根据互感器二次回路的实际情况选择二次导线的截面和长度。

(3)保证互感器回路完整。对35kV以上的计费用电压互感器二次回路, 应不装设隔离开关辅助触点, 但可装设熔断器；对35kV及以下的计费用电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助触点和熔断器。电流、电压回路应设专用二次回路,不与保护、测量同回路。

4. 2 采用正确的计量方式, 减少计量误差

(1)对接入中性点绝缘系统的电能计量装置, 应采用三相三线制电能表, 其2 台电流互感器二次绕组宜采用四线连线；对三相四线制的电能计量装置,其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。如采用四线连接,若公共线断开或一相电流互感器极性相反,会影响计量,且进行现场检验时, 采用单相法每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致,给测试工作带来困难, 且造成测量误差。

(2)合理选择计量点的位置。减少互感器的负载,可提高计量精度。如果合理选择计量点的位置,缩短互感器与表计的引线,就可减小引线电阻,达到减小互感器负载过大的目的。因此,计量点的位置离配电变压器越近越好,最好选在配电变压器台中。

(3)计量点结构的设计和选择。多年经验表明,为了防止表前窃电,合理计量照明和动力的用电能量,计量点结构一定要设计合理,采用电能表、刀开关分开,照明、动力分别计量的方式。

(4)对计费用高压电能计量装置应装设失压计量器,及时读取失压记录,作为计量人员追补电量的依据。

5.结束语

综上所述，电能计量的综合误差是由电压互感器合成误差、电流互感器合成误差、电能表误差及电压互感器二次导线压降引起的误差所组成。电能计量的综合误差直接关系到计量的准确性, 关系到供电企业的经济效益和社会效益。