多功能電能計量柜的研制與應用

摘 要：文章以電力企業(yè)在10kV高壓用戶和0.4kV低壓用戶配電裝置中安裝的用電信息采集終端裝置和計量裝置為例，簡單介紹了多功能電能計量柜設計的理論依據(jù)；具體介紹了多功能電能計量柜的設計方案，其中包括柜體內(nèi)部的結構設計、用電信息采集設備和計量設備的配置方案，內(nèi)部結構應具備的技術條件以及施工工藝方面的具體要求；并結合現(xiàn)場安裝使用情況進行了社會經(jīng)濟效益分析，提出了多功能電能計量柜設計的必要性、總體思路、具體措施。展示了其對提升供電企業(yè)用戶用電現(xiàn)場管理水平所具有的重要意義。

關鍵詞：電能計量柜；負荷控制柜；計量裝置；用電信息采集終端裝置

1 概述

目前，供電企業(yè)普遍應用用電信息采集系統(tǒng)對用戶用電信息實行在線實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)準確統(tǒng)計、分析來提升其營銷管理水平。用電信息采集系統(tǒng)由主站、通信網(wǎng)絡和終端組成。其中的終端裝置需要安裝在用戶配電室的負控柜中，用來讀取、傳輸用戶電能計量裝置的電壓、電流、電量等信息。所以用戶配電裝置中的用電信息采集終端裝置和電能計量裝置間存在著一定的結線。而在原有的典型設計中，用戶的電能計量裝置和用電信息采集終端裝置分別裝在不同柜體中，存在著集約化水平低、安裝接線復雜導致的誤接線幾率高、建設投資和運行維護成本高等問題，無法滿足電力營銷工作精益化管理要求。所以，需要修改原電能計量柜設計方案，設計一款滿足現(xiàn)場需要的多功能電能計量柜。

2 設計目標

滿足10kV高壓用戶安裝計量裝置和用電信息采集終端裝置的需求，通過一個柜體實現(xiàn)對兩套裝置的安裝，保證安裝接線簡單、運行維護方便、兩套裝置均能長期安全穩(wěn)定運行。滿足0.4kV低壓用戶安裝計量裝置和用電信息采集終端裝置的需求，通過一個柜體實現(xiàn)對兩套裝置的安裝，保證安裝接線簡單、運行維護方便、兩套裝置均能長期安全穩(wěn)定運行。

3 理論依據(jù)

依據(jù)《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設計》標準，堅持“實用性與先進性相結合、普遍性與典型性相結合、統(tǒng)一性與靈活性相結合的原則”，充分考慮計量裝置與用電信息采集終端裝置工作原理、安全運行所需安全距離以及裝置安裝、調(diào)試、更換、維護等多方面因素，將電能計量裝置與用電信息采集終端裝置設計在一個柜體中。

4 設計方案

4.1 內(nèi)部結構

該多功能電能計量柜利用封閉隔板設有計量室和負控室，分別安裝電能計量裝置和用電信息采集終端裝置，且計量室和負控室內(nèi)分別設有端子安裝板。

10kV多功能電能計量柜的計量室和負控室以上、下方式布置。計量室和負控室后側安裝電壓互感器及電流互感器。

0.4kV多功能電能計量柜的計量室和負控室以左、右方式布置。柜體頂部還設有封閉儀表室，柜體下部設有電流互感器安裝室。

4.2 配置方案

（1）計量方式：10kV多功能計量柜采用100V，5A計量（通過專用的電壓和電流互感器接入接線盒，再由接線盒接入計量表計）；0.4kV多功能電能計量柜采用380V，5A計量，（通過專用的電流互感器接入接線盒，再由接線盒接入計量表計）

（2） 采集方式：10kV多功能計量柜采用100V，5A計量（通過電壓和電流互感器接入專用的負控端子排，再由端子排接入負控采集表及負控終端）；0.4kV多功能電能計量柜采用380V，5A計量，通過電流互感器接入專用的負控端子排，再由端子排接入負控采集表及負控終端）。

（3）計量表、負控終端及采集表的選擇：10kV多功能計量柜采用三相三線制計量表及相應的負控終端；0.4kV多功能電能計量柜采用三相四線制計量表及相應的負控終端。

（4）計量柜選擇：適用于10kV高壓手車柜KYN28A，固定柜GGX2柜型及0.4kV低壓GGD柜型。

4.3 技術條件

4.3.1 10kV計量+采集柜的技術條件

（1）材質(zhì)：戶內(nèi)型負控+計量柜外殼采用2.0mm覆鋁鋅鋼板，外儀表門采用2.0mm冷軋鋼板表面經(jīng)靜電噴涂處理。（2）外型尺寸：10kV高壓計量柜計量表放在中室，負控部分放在上室內(nèi)，各室分別安裝專用的計量鎖。

計量室尺寸：900mm（長）*700mm（高）。

采集室尺寸：900mm（長）*800mm（高）。

計量室與負控室之間留有過線孔，負控室另外留有一個天線的開孔。另外，在負控室外門需留有用戶操作的窗口，要求開孔對著負控終端。

4.3.2 0.4kV計量+采集柜的技術條件

（1）材質(zhì)：戶內(nèi)型負控+計量柜外殼采用2.0mm覆鋁鋅鋼板，外儀表門采用2.0mm冷軋鋼板表面經(jīng)靜電噴涂處理。（2）外形尺寸：0.4kV低壓負控+計量柜計量表室、負控終端室放在低壓柜中部左右放置，各室分別安裝專用的計量鎖。

計量室尺寸：400mm（長）*450mm（高）。

采集室尺寸：400mm（長）*450mm（高）。

4.3.3 電氣間隙和爬電距離

（1）柜體內(nèi)部的電器元件應保持其電氣間隙和爬電距離，柜內(nèi)不同極性的裸露帶電導體之間以及它們與外殼之間的電氣間隙和爬電距離應不小于表1、表2的規(guī)定。

表1

（2）計量柜內(nèi)隔離、開關及母線的容量按一次設計方案圖。

4.3.4 導線連接端子

（1）端子適合連接銅導線，端子應使導線可采用螺釘或連接器進行連接并應連接可靠。（2）相導線、中性導線、保護線配備接線端子時，端子數(shù)應不少于輸出電路數(shù)，所有用戶連接導線端子的規(guī)格應符合GB7251的有關規(guī)定。

4.3.5 箱體的防護等級

柜體的防護等級應按GB4942.2的規(guī)定予以標明。

（1）溫升

各部位的溫升應符合表3的規(guī)定

（2）絕緣電阻和介電強度

計量柜的絕緣電阻和介電強度應符合GB7251和表4的規(guī)定。

4.3.6 對觸電的防護措施

（1）用絕緣材料密封所有帶電部件應牢固可靠。絕緣材料應能耐受使用中可能遇到的機械、電和熱應力。（2）防護擋板和外殼應牢固可靠，并有足夠的強度，同時應符合箱體要求的電氣間隙和爬電距離。（3）保護電路可由單獨的保護導體或?qū)щ娊Y構件組成，可直接或利用保護導體連接以保證裸露導電部件之間和保護電路之間的連續(xù)性。（4）保護導體的界面按表5的規(guī)定選擇，當選擇的導體不是標準尺寸時，應上靠標準導線值。

4.3.7 短路保護和短路強度

（1）箱體的結構應能耐受額定短路電流產(chǎn)生的熱應力和電動應力，額定短路電流值參照GB7251的規(guī)定。（2）箱內(nèi)采用自動開關作為短路保護，所選擇的短路保護設備應保證發(fā)生故障時能立即消除故障而不影響其他支路的正常工作。

4.4 工藝要求

（1）計量門及負控柜門應安裝計量專用磁碼鎖；計量及采集室應加設防盜蓋板，配備施封螺絲。（2）柜體各部件應安裝牢固、平整，無焊縫、裂縫、積焊、漏焊；（3）計量門應開有觀察電能表讀數(shù)和銘牌的窗口，采集柜門應有操作窗口便于用戶操作。（4）電能表安裝工藝要求：a.電能表應固定安裝在電能表支架上，電能表保持端正，電能表盤正對計量箱視表窗便于抄表。導線應綁扎固定，并保證橫平豎直。b.電能表接線要求。高壓電能表前應加專用的接線盒，以方便更換及校核電能表時使用，電能表接線采用絕緣銅導線，截面要求電流線選用不小于4mm2銅質(zhì)獨股彩線，電壓線選用不小于2.5mm2銅質(zhì)獨股彩線，相序標志：A相（黃色）、B相（綠色）、C相（紅色）、N（藍色）。要求電能表的電流線和電壓線不可以經(jīng)過端子，直接由電流電壓互感器二次端接入電度表接線盒。

4.5 負控終端及采集器安裝工藝要求

（1）負控終端的電流和電壓取樣取自本段開關柜的進線柜電流及電壓互感器，經(jīng)端子排接入。采集終端要求統(tǒng)一按四輪負控跳閘配備，增加四個中間繼電器，完成四輪受控負荷要求。（2）負控端子排到負控終端或采集表的電流線選用不小于4mm2銅質(zhì)獨股彩線，電壓線選用不小于2.5mm2銅質(zhì)獨股彩線，相序標志：A相（黃色）、B相（綠色）、C相（紅色）、N（藍色）。其他控制線可以采用不小于1.5mm2銅質(zhì)多股軟導線配制，導線端頭根據(jù)所接元件不同采用不同類型的線鼻子壓制，且壓接要牢靠。（3）端子排電流端子采用專用的實驗端子，用于負控跳閘的端子采用開關型端子，其他采用普通電壓端子。端子排要求有適量的備用端子。

5 經(jīng)濟效益分析

電能計量柜與負荷控制柜整合后，節(jié)約一個負荷控制柜體，價值人民幣8000元，某單位2015年共安裝新電能計量柜292個，合計節(jié)約人民幣234萬元。

一個負荷控制柜體：8000元；

292個負荷控制柜：8000×292≈234萬元。

所以，在用戶配電裝置中采用多功能電能計量柜減少了用戶在配電裝置安裝、維護等方面的開支，提高了電力客戶安裝用電信息采集終端裝置的積極性，促進了電力市場營銷工作的發(fā)展。

6 結束語

多功能電能計量柜的研制是在滿足《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設計》標準要求的基礎上，充分考慮了計量裝置與用電信息采集終端裝置的工作原理、安全穩(wěn)定運行所需的安全距離、便于安裝和維護等實際問題，通過改變用戶配電裝置的設計結構，將用戶的電能計量裝置與用電信息采集終端裝置設計在一個柜體中，簡化了用電信息采集終端裝置和計量裝置間結線，具有集約化水平高、安裝接線簡單、誤結線幾率低、建設投資和運行維護成本低等優(yōu)點。它的研制與應用提升了供電企業(yè)對用戶用電信息的在線實時管控能力，減少了用戶在配電裝置安裝、維護等方面的開支，提高了電力客戶安裝用電信息采集終端裝置的積極性，有利于電力企業(yè)對用戶配電裝置的標準化管理，促進了電力市場營銷工作的發(fā)展，有著不可估量的推廣前景。

參考文獻

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作者簡介：齊紅旭（1974-），女，民族：漢族，籍貫：遼寧，學歷：本科，職稱：副高級工程師，研究方向：電能計量現(xiàn)場檢定。