10 kV配電網(wǎng)的高壓電能整體計量技術(shù)

方寶霞

摘 要：10 kV配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中一個非常重要的組成部分，它會對電力系統(tǒng)的供電能力產(chǎn)生直接的影響。簡要分析了10 kV配電網(wǎng)的高壓電能整體計量技術(shù)，希望可以為相關(guān)工作人員提供一些有價值的參考意見。

關(guān)鍵詞：10 kV配電網(wǎng)；電能；互感器；電表

中圖分類號：TB971 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0059-02

要保證10 kV配電網(wǎng)供電的安全性和可靠性，就要將高壓電能整體計量技術(shù)應(yīng)用于10 kV配電網(wǎng)中。在10 kV配電網(wǎng)中，傳統(tǒng)的高壓電能計量裝置組合了多個分離部件，例如電壓互感器、電流互感器和電表等。利用互感器將電能計量接入電度表中。電能計量的整體準(zhǔn)確度會受到部分準(zhǔn)確度的影響，還會受到其他因素的影響，例如現(xiàn)場電壓回路二次壓降等。

1 高壓電能整體計量方案

由于10 kV配電網(wǎng)屬于小電流接地系統(tǒng)，因此需要將兩元件方法應(yīng)用到電能計量中，

圖中的陰影部分是主絕緣部分，且A與B，C與B之間的高壓電容和光纖存在于這個絕緣部分。整個計量部分可劃分為A相、B相和C相。以A相為例，將電流計量放置于A相電位中，如果不考慮地絕緣因素，則只需通過橫跨在相間的分壓電容就可獲得電壓采樣信號，且分壓臂低側(cè)C1的基準(zhǔn)電位是A相。在電壓差的作用下，可以向A相計量模塊直接傳送C1上的電壓，而向B相主控模塊進(jìn)行傳遞的時候，則需要利用光纖。C相計量模塊的原理與A相相同，這是因為在實施該方案時，需要有機(jī)結(jié)合高壓互感器和電能表計的功能。

高壓端各相電路板上的供電能源主要利用電容分壓器來獲取電流數(shù)據(jù)，同時還需要借助于開關(guān)電源，以便高效地轉(zhuǎn)換交流電和直流電。如果母線具有工作電壓，那么就可以將電壓電能表直接投入工作。在B相模塊中，合并A相和C相計量模塊的計算結(jié)果，并得出各相的功率數(shù)據(jù)。可以將時間信息加入A，C相之間信息傳遞的過程中和B相主控模塊的分析、整理過程中，并對其進(jìn)行儲存。可以利用光纖向低壓終端傳遞信息數(shù)據(jù)。在向信息管理系統(tǒng)傳輸信息時，利用的是低壓終端的無線通信模塊。

2 方案設(shè)計

2.1 絕緣設(shè)計

傳統(tǒng)的10 kV高壓電能計量裝置要根據(jù)絕緣要求在互感器的一次線路與二次線路之間填充絕緣介質(zhì)，例如環(huán)氧樹脂、絕緣油等，這樣可以有效保證內(nèi)絕緣的可靠性和均勻性。傳統(tǒng)高壓電能計量裝置的絕緣結(jié)構(gòu)會使互感器的體積逐漸增大，這是因為絕緣水平在一定程度上會限制互感器裝置，進(jìn)而損傷到設(shè)備內(nèi)的絕緣性，最終導(dǎo)致在絕緣薄弱的位置發(fā)生相間短路的現(xiàn)象。如果采用高壓電能整體計量方案，就可以在絕緣設(shè)計中有效融合電氣一次和二次，然后在電氣一次的側(cè)高壓電位上植入原處于二次回路中的智能電路。由于與傳統(tǒng)高壓電能計量裝置相比，高壓電能整體計量裝置會減少對A，C兩相TA的一次、二次繞組間的絕緣要求和A，C兩相TV的一次、二次繞組間的絕緣要求，因此高壓電能表只需要對A與B相間和C與B相間的絕緣問題進(jìn)行解決即可，這在很大程度上減少了絕緣材料的消耗，從而減輕了整體的重量。

2.2 傳感器設(shè)計

2.2.1 電壓傳感器設(shè)計

由圖1可知，相間電壓只有利用分壓傳感器才能獲取電壓信號。目前主要有兩種形式的分壓傳感器，分別是電阻分壓和電容分壓。為了保證電容分壓器的安全性和可靠性，需要將多級串聯(lián)應(yīng)用到高壓電容器中，并且將多級內(nèi)串的方式應(yīng)用到電容元件的設(shè)計過程中，這樣才能使場強得到均勻的分布，并使電壓器的耐受過壓和操作過電壓的能力符合相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。由于溫度和濕度會影響電容量，因此在設(shè)計傳感器的過程中，需要利用同批材料來制作所有高低壓分區(qū)的電容，保證分壓比的穩(wěn)定。同時，還要使用惰性化學(xué)材料來整體封裝電容，避免外部環(huán)境對分壓電容的影響。 2.2.2 電流傳感器設(shè)計

由于被測試相的位置處于A，C相的電能計量單元，因此TA的一、二次間就一直處于等電位的狀態(tài)。TA的高壓絕緣問題是不需要被考慮的，可以將常規(guī)電壓TA替換為小體積的精密TA，以減小高壓電能計量裝置的體積。由于波莫合金磁芯具有一系列的優(yōu)勢，例如初始磁導(dǎo)率高、溫度穩(wěn)定性好和電流測量準(zhǔn)確度高等，因此可以將其應(yīng)用于精密TA的制作當(dāng)中。

3 高壓電能整體計量校驗方法

要想確定高壓電能計量裝置的整體計量準(zhǔn)確度，就需要結(jié)合高壓溯源標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計高壓電能整體計量系統(tǒng)。該系統(tǒng)有很多組成部分，例如高壓大電流電源0.02級標(biāo)準(zhǔn)TVTA、標(biāo)準(zhǔn)電能表和反饋控制電路等。高壓電能整體計量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)為：如果采用了滿足設(shè)計要求的0.02級標(biāo)準(zhǔn)電能表、0.02級標(biāo)準(zhǔn)TV、標(biāo)準(zhǔn)TA、標(biāo)準(zhǔn)取樣TV的激磁阻抗和二次回路電阻，那么可以通過計算得出基準(zhǔn)電能計量電路中的二次回路壓漿所引起的計量誤差和互感器合成的誤差。通過相關(guān)的電路綜合誤差限值表可知，高壓電能整體計量校驗系統(tǒng)的誤差限值要比0.5S級誤差限值高出兩個等級，因此，該系統(tǒng)符合相關(guān)的規(guī)定和要求。

4 結(jié)束語

上文介紹了一種新的高壓電能整體計量裝置。該裝置有效地融合了電壓一次和二次，將非傳統(tǒng)式互感器技術(shù)應(yīng)用到信號傳感中，且絕緣設(shè)計也完全不同于傳統(tǒng)的高壓電能計量裝置。這些技術(shù)的運用提高了高壓電能整體計量裝置的準(zhǔn)確度，并降低了高壓計量裝置的體積和重量。

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〔編輯：王霞〕