譚飛
(云南電網(wǎng)公司曲靖供電局,云南 曲靖 655000)
10 kV電壓等級的配電網(wǎng)在當(dāng)前城市和農(nóng)村電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛,配電網(wǎng)的線損和用電管理,在各個電壓等級中難度是最大的。為適應(yīng)各種不同性質(zhì)的用電負(fù)荷,選擇合適的電能計量方式,確保電能計量裝置的準(zhǔn)確性、可靠性,對于電網(wǎng)線損平衡、電量結(jié)算,以及維護(hù)供用電雙方的利益最為關(guān)鍵。10 kV電力系統(tǒng)按接地方式不同分為中性點絕緣和非中性點絕緣兩種方式。中性點絕緣系統(tǒng)屬于三相三線制供電系統(tǒng),中性點非絕緣系統(tǒng)屬于不完全三相四線制供電系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)定,10 kV配電網(wǎng)應(yīng)選擇V/v方式接線,但在實際應(yīng)用中,發(fā)現(xiàn)這種計量方式存在一些固有的特點,在10 kV配電網(wǎng)末端計量中會產(chǎn)生較大的誤差,嚴(yán)重影響計量準(zhǔn)確性,以下從工作原理和運行環(huán)境等方面進(jìn)行分析,并提出改進(jìn)措施。
中性點不接地系統(tǒng)中,流過中性點的電流為IA+IB+IC=0,IA=- (IB+IC),也就是說,任一相電流等于其他兩相相等電流的向量之和。因此,對于中性點不接地方式,電能計量裝置科采用V/v接線方式,即電流互感器TA串接在A、C相上,電壓互感器TV并接在線電壓UAB和UBC上,并配置三相三線制兩元件電能表計量。在兩元件電能表中,第I元件所承受的電壓為UAB,流過的電流為Ia,電壓與電流夾角為30°+φ;第II元件所承受的電壓為UCB,流過的電流為Ic,電壓與電流夾角為30°-φ。三相三線制兩元件電能表功率計算表達(dá)式如:
公式中,φ為功率因數(shù)角。依據(jù)IA+IB+IC=0,在三相負(fù)荷對稱時,IA與IC的數(shù)值相等,V/v接線方式能夠正確計量三相功率。但當(dāng)φ角為60°時,A元件停止計數(shù);當(dāng)φ角大于60°時,A元件倒計數(shù)。V/v接線方式時電能計量裝置接線如圖1所示。
圖1 電能計量裝置V/v接線
在中性點不絕緣系統(tǒng)中,電能計量裝置主要采用Y/y0接線方式,如圖2所示。
從圖2中看出,A、B、C三相線路都分別配有電壓互感器和電流互感器,并配置三相四線制三元件電能表計量。三相四線制三元件電能表計量功率表達(dá)式如公式2:
由于采用了分相計量,從以上公式計算原理看,無論在電壓、負(fù)荷是否對稱的情況下,這種方式都能夠正確計量電能。
圖2 電能計量裝置Y/y0接線
由于上述10 kV配電網(wǎng)的特點,其在正常運行時,電能計量裝置會由于以下原因會產(chǎn)生電壓不平衡、負(fù)荷不平衡以及功率因數(shù)cosφ變化。
1)高壓側(cè)斷線 (保險熔斷)造成三相電壓不平衡。當(dāng)TV高壓側(cè)某相斷線或保險熔斷時,由于PT還會有一定的感應(yīng)電壓,二次側(cè)對應(yīng)相電壓降低,但不為零,而其余兩相仍為正常電壓,三相電壓和不再為0,因斷相造成三相電壓不平衡,開口三角形處也會產(chǎn)生不平衡電壓,輸出零序電壓。
2)低壓二次斷線 (保險熔斷)造成三相電壓不平衡。當(dāng)TV低壓某相二次斷線或保險熔斷時,熔斷相電壓降低,也不為零,其余兩相為正常電壓,三相電壓和不再為0,但因一次三相電壓平衡,開口三角形不會產(chǎn)生不平衡電壓 (這點也可以作為判斷電壓互感器高壓或低壓保險熔斷的重要判據(jù))。
3)用電負(fù)載不平衡。如上所述,10 kV配電網(wǎng)中用電負(fù)荷的性質(zhì)各異且數(shù)量巨大,特別是公用事業(yè)、居民用電,接入A、B、C三相線路的負(fù)載幾乎都不平衡,甚至是極端不平衡。即使是工廠動力用戶,也經(jīng)常存在三相負(fù)載分配不均的現(xiàn)象。
4)負(fù)載性質(zhì)不同導(dǎo)致功率因數(shù)cosφ變化。目前廣泛使用的電動機(jī)、變頻空調(diào)、節(jié)能燈、調(diào)壓器、整流裝置等負(fù)載,都是電感性質(zhì),電感越大,有功電流滯后電壓的角度φ就越大,功率因數(shù)cosφ就越小,在電能表上產(chǎn)生的有功功率和力矩也越小,導(dǎo)致電能表慢走甚至停走。
從以上分析可以看出,在10 kV配電網(wǎng)中采用V/v接法的三相三線制電能計量裝置,由于其工作原理的限制,當(dāng)電壓、負(fù)荷不平衡和接入電感性負(fù)載時,電能表將少計量或不計量,使供電企業(yè)蒙受較大的經(jīng)濟(jì)損失,并對線損四分管理造成較大的影響。另外,在實際工作中,V/v接法只能測量線電壓而不能測量相電壓也是它的局限性。
由于采用了分相計量,無論在電壓、負(fù)荷是否對稱,負(fù)載性質(zhì)是否復(fù)雜 (電感性)的情況下,Y/y0接線方式都能夠正確計量。而且,該接線方式無論是在三相三線或三相四線制回路中,既能測量線電壓也能測量相電壓,應(yīng)用范圍廣闊。
從實踐角度出發(fā),近年來,10 kV配電網(wǎng)末端計量的電能計量裝置,全部采用了Y/y0接線三相四線制計量方式,計量準(zhǔn)確度高,運行可靠性好,能有效維護(hù)供用電雙方的合法權(quán)益,對電量計收和線損平衡計算也帶來了很好的技術(shù)保證。在各電壓等級的系統(tǒng)變電站里,絕大多數(shù)情況下三相負(fù)載都是平衡的,且電壓波動很小,負(fù)載性質(zhì)單一,V/v接線方式就能發(fā)揮其計量準(zhǔn)確性。同時,V/v接法一次繞組沒有接地,在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時候V/v接線方式不易引起系統(tǒng)諧振,這也是其最大的優(yōu)點。因此,可以在變電站母線側(cè)采用V/v接線方式配置電能計量裝置,以節(jié)省一次投資和運維成本。
[1]DL/T 448-2000.電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程[S].
[2]電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.裝表接電 (第2版)[M].北京:中國電力出版社,2008,11:603.
[3]鄭堯,李兆華,譚金華,等.電能計量技術(shù)手冊[M].北京:中國電力出版社,2001.
[4]孫成寶,劉多斌.裝表接電 (供用電工人技師培訓(xùn)教材)[M].北京:中國電力出版社,2005.