計量二次回路壓降測量與研究

文|王志

計量二次回路壓降測量與研究

文|王志

影響電能計量誤差的主要因素

電能計量系統(tǒng)由電能表、電流互感器、電壓互感器以及連接電能表和互感器的二次連接線等組成。電壓互感器的二次出口電壓通過二次線接到電度表上，由于電纜阻抗及回路接觸電阻產(chǎn)生電壓降，導(dǎo)致電度表上的電壓小于電壓互感器二次端電壓，從而產(chǎn)生電能計量誤差。電能計量的綜合誤差除了取決于電能表、電流互感器、電壓互感器的誤差外，還取決于電壓互感器二次回路壓降的誤差。DL448—2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》明確規(guī)定“電壓互感器二次回路電壓降：對I、II類貿(mào)易結(jié)算用計量裝置，應(yīng)不大于額定二次電壓的0.2%；其它計量裝置，應(yīng)不大于額定二次電壓的0.5%”。

電壓互感器二次壓降測試及原因分析

風(fēng)電場接入電壓等級由35kV至330kV不等。電壓互感器多安裝在升壓站，計量表計安裝在繼保室，計量二次電壓回路通過小型空氣斷路器（代熔斷器）、電壓互感器隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)、二次電纜與控制室內(nèi)的電能表計相連。小型空氣斷路器及隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)的氧化、接線端子螺絲松動導(dǎo)致接觸不良、二次電纜阻值大小等因素均影響二次壓降。二次壓降的增大必然使電能計量負(fù)誤差增大，是造成電量損失的一個不可忽視的因素，下面以某風(fēng)電場為例進(jìn)行說明。

一、風(fēng)電場基本情況

某風(fēng)電場建設(shè)規(guī)模12.7萬千瓦，變電站內(nèi)安裝1回220kV 送出線路、2臺220kV 63MVA主變壓器、7回35kV集電線路，其中220kV電壓互感器一組，二次線圈三卷，分別用于保護(hù)、計量、開口三角，至控制室電纜長度80m。

二、電壓互感器計量二次回路的接線現(xiàn)狀

測量用電壓回路二次線由電壓互感器二次接線柱2a、2n（保護(hù)卷）通過2.5mm2電纜接到電壓互感器就地端子箱，經(jīng)互感器隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)切換后送計量總保險（空氣斷路器），再經(jīng)80m，截面積4mm2電纜送至電度表屏。

三、電壓互感器二次回路壓降測量。

二次回路壓降測量使用二次回路壓降測試儀，其原理是在測差法原理的基礎(chǔ)上，通過測PT二次端電壓和電能表端電壓之間的比值差f和相位差δ，根據(jù)公式（1）計算出電壓互感器二次回路壓降相對值Δu。

PT二次回路壓降測試儀主要由隔離PT、測量電路、控制電路等組成，其基本工作原理框圖如圖2所示。

圖中的“切換開關(guān)或繼電器組”的作用是選擇測量回路，對于三相四線的電能計量裝置應(yīng)選擇A-O、B-O及CO回路，儀器在一個時刻只測一個回路的電壓降。圖中的“測差電路”主要是測量ce端的電壓即電壓降Δu，圖中的“工作回路”接在隔離PT的二次測量，主要是通過隔離PT測量始端電壓U1。圖中的“計算、顯示等電路”主要是計算Δu和U1的比值并且得到Δu相對于U1的同相分量（比差）和正交分量（角差）。

測試時從被測試電壓互感器二次端子及電能表接線端子分別取電壓至測試儀器，測試原理接線見圖3。

根據(jù)測試結(jié)果分析， 2013年該風(fēng)電場年發(fā)電量為30233萬千瓦時，因二次壓降造成計量誤差，由此帶來計量損失發(fā)電量28.8萬千瓦時，相當(dāng)于經(jīng)濟(jì)損失15.55萬元。

四、互感器二次壓降產(chǎn)生的原因。

風(fēng)電場升壓站電壓互感器安裝地點(diǎn)與計量電能表距離較遠(yuǎn)，二次連接導(dǎo)線較長，二次導(dǎo)線壓降使電能表電壓低于電壓互感器出口端電壓，產(chǎn)生計量負(fù)誤差。影響二次導(dǎo)線壓降的主要因素為二次導(dǎo)線截面積小，風(fēng)電場多使用4mm2獨(dú)芯銅塑線，由于生產(chǎn)廠家偷工減料，大多導(dǎo)線的截面積達(dá)不到標(biāo)稱值；還存在使用銅的純度不夠，造成電阻率偏高等情況；其次計量電壓二次回路在接線中過渡端子太多，端子松緊及接觸面氧化層造成接觸電阻增加。

現(xiàn)場不夠重視計量回路電壓降引起的測量誤差，存在互感器二次卷使用錯誤，電能表計應(yīng)該使用0.2級互感器，不應(yīng)使用0.5級。計量互感器二次卷與保護(hù)、測量混用，二次負(fù)載過大，造成計量誤差增加等情況。

為降低計量電壓回路電阻，DL448—2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定“35kV以上貿(mào)易結(jié)算用電能計量裝置中電壓互感器二次回路，應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)”，風(fēng)電場計量回路大都經(jīng)隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)切換，不符合規(guī)程規(guī)定。

降低計量回路二次壓降的技術(shù)措施

一、 計量回路配置專用的0.2或0.2S級互感器，風(fēng)電場電壓互感器有計量、保護(hù)、開口三角三個二次卷，梳理計量電壓二次回路，將保護(hù)和測量負(fù)載移到保護(hù)二次卷，做到計量卷專用，減小回路負(fù)載，降低計量誤差。

二、 降低二次回路阻抗。增加二次電纜截面積，對壓降達(dá)不到允許范圍的計量二次電壓回路使用的電纜進(jìn)行更換或增加并聯(lián)電纜，將2.5mm2和4mm2的獨(dú)芯銅塑線更換為6 mm2的銅塑多股線或增加并聯(lián)同規(guī)格電纜；減小計量電壓二次回路接觸電阻，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，取消隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)；適當(dāng)取消部分過渡端子，降低回路接觸電阻。

三、根據(jù)DL448-2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定“運(yùn)行中的電壓互感器二次回路電壓降檢驗周期：對35kV及以上電壓互感器二次回路電壓降，至少每兩年檢驗一次。按要求定期對計量回路二次壓降進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)壓降偏差超出允許值及時整改。

結(jié)束語

減小電壓互感器二次回路壓降是降低計量誤差的一個重要因素，應(yīng)貫穿電力生產(chǎn)的工程設(shè)計、初設(shè)審查、設(shè)備選型、安裝調(diào)試到生產(chǎn)運(yùn)行。在風(fēng)電場建設(shè)中采用計量專用電壓互感器和電壓二次回路，減小回路接觸電阻等方法降低電壓互感器二次壓降；運(yùn)行生產(chǎn)中，定期開展計量回路二次壓降測量分析，做好二次回路壓降監(jiān)控措施，實現(xiàn)全過程技術(shù)監(jiān)督管理，在風(fēng)電場技術(shù)管理中提升效益。

（作者單位：大唐新能源試驗研究院試驗研究所）