提高電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性

董寧

一、緒論

發(fā)電廠的主要盈利方式是將發(fā)電機(jī)組所產(chǎn)出的一部分電量賣給國(guó)家電網(wǎng)公司，而國(guó)家電網(wǎng)公司通過電能計(jì)量裝置的讀數(shù)與電廠進(jìn)行電量結(jié)算，所以電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性直接影響發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

發(fā)電廠綜合廠用電率統(tǒng)計(jì)：（發(fā)電量—上網(wǎng)電量）/發(fā)電量，發(fā)電量為發(fā)電廠所有發(fā)電機(jī)輸出電量，為每臺(tái)發(fā)電機(jī)電能計(jì)量測(cè)量值的總和;上網(wǎng)電量為發(fā)電廠所有線路輸出電量，為每條線路電能計(jì)量測(cè)量值的總和。

若電能計(jì)量裝置有較大的誤差，按照四臺(tái)320MW裝機(jī)容量說明（其中經(jīng)濟(jì)損失的部分按照0.33元每度的上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算）：發(fā)電量損失=機(jī)組容量×24×365×機(jī)組投用率;經(jīng)濟(jì)損失=發(fā)電量損失×上網(wǎng)電價(jià)。

根據(jù)上表可見，哪怕是極小的誤差也對(duì)發(fā)電廠造成極大的直接經(jīng)濟(jì)損失。所以電能計(jì)量裝置綜合誤差的計(jì)量準(zhǔn)確性，是確保上網(wǎng)電量的正確可靠，涉及發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。

二、引起電能計(jì)量裝置誤差大的原因

電能計(jì)量裝置有三部分組成：分別是電能表、電流電壓互感器以及連接電能表與互感器之間的電氣元件。[1]對(duì)應(yīng)以上三部分，每一部分都會(huì)存在誤差，因此造成電能計(jì)量裝置誤差的原因也可以從三方面進(jìn)行考慮：電能表誤差、互感器合成誤差以及PT二次回路壓降三者引起的合成誤差。而三者相加就稱為電能計(jì)量裝置的綜合誤差。[2]

γ=γb+γh+γd

γ：電能計(jì)量裝置的綜合誤差

γb：電能表的誤差

γh：電流、電壓互感器的合成誤差

γd：電壓互感器二次回路壓降引起的合成誤差

（一）電能表誤差

電能計(jì)量裝置按其所計(jì)量電量的多少和計(jì)量對(duì)象的重要程度分五類（I、II、III、IV、V）進(jìn)行管理。根據(jù)DL/T448-2000《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》要求：裝機(jī)容量在200MW及以上的發(fā)電機(jī)、發(fā)電企業(yè)使用的是I類電能計(jì)量裝置，其準(zhǔn)確度等級(jí)如下表所示：

（2）電能表自身誤差。電能表本身的產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)廠家的制作工藝水平、產(chǎn)品內(nèi)部各個(gè)元器件的選擇等因素，都會(huì)影響電能表的誤差。

（3）負(fù)載影響。電能表用戶負(fù)荷電流變化幅度大或者在低負(fù)荷或者低功率因數(shù)條件下的誤差相對(duì)其在額定電流、額定功率因數(shù)下的誤差較大。

（4）使用不規(guī)范。電能表非正常接線或者使用不當(dāng)引起的計(jì)量誤差較小，一般只在百分之幾至百分之十幾，但乘以倍率以后，會(huì)造成很大的誤差。

（二）互感器合成誤差

經(jīng)過電流互感器、電壓互感器轉(zhuǎn)換后的二次電流或電壓不可能與一次電流或電壓完全相等，毫無誤差，即二次電流或者電壓與互感器的額定變比的乘機(jī)不可能等于一次電流或電壓，因此存在比差;而將二次電壓或電流的相位逆時(shí)針轉(zhuǎn)180°后，與一次電壓或電流的相位也不可能重合，因此存在角差。由于互感器存在比差和角差使得電能計(jì)量裝置有誤差，稱為互感器的合成誤差。

以電流互感器為例，由于電流互感器將一次電流I1轉(zhuǎn)換為二次電流I2的設(shè)備，而在轉(zhuǎn)換的過程中，由于勵(lì)磁電流Ie的存在，而勵(lì)磁電流Ie是由一次電流提供，使得一次電流I1不能毫無損耗的轉(zhuǎn)換為二次電流I2，產(chǎn)生了變比誤差。勵(lì)磁電流Ie不僅在鐵芯中會(huì)產(chǎn)生磁通，還會(huì)產(chǎn)生鐵芯損耗，包括渦流損耗和磁滯損耗。互感器線圈是感性元件，勵(lì)磁電流Ie與二次電流I2有一定的相位差，就產(chǎn)生了角度誤差。

其次電流互感器的二次容量的選擇也影響著互感器的誤差，電流互感器的二次容量需滿足電能表電流回路線圈阻抗、連接用導(dǎo)線電阻以及其他連接組件的接觸電阻。

（三）電壓互感器二次回路壓降

電壓互感器二次回路中含有端子、電纜、電壓切換裝置等元件，當(dāng)該回路流過電流時(shí)就會(huì)產(chǎn)生壓降，根據(jù)歐姆定律可知，電壓互感器二次回路壓降等于流過該回路的電流與二次回路的等值阻抗的乘積。二次回路的等值阻抗分為：自身阻抗和接觸阻抗。自身阻抗主要為電纜的阻抗為主，根據(jù)R=ρLS 可以看出，電纜的阻抗與其長(zhǎng)度成正比，與其截面積成反比。接觸阻抗是導(dǎo)體與導(dǎo)體之間所呈現(xiàn)的阻抗，這類阻抗易被外在條件所影響，如溫度、濕度等變化。舉兩個(gè)例子，在雨天測(cè)得的阻值往往比晴天的小一些;金屬表面氧化生銹會(huì)增加接觸電阻。電氣元件的自身阻抗是穩(wěn)定的，只會(huì)隨著溫度的變化極其小幅的變化，而電氣元件的接觸電阻則是不穩(wěn)定的，而且可能變大也可能變小。所以在電壓互感器二次回路實(shí)際檢測(cè)中，實(shí)際測(cè)量值往往比計(jì)算值大很多，就是因?yàn)橛薪佑|電阻的隨機(jī)性存在。

以下是電能計(jì)量裝置電壓互感器二次回路示意圖：

三、降低電能計(jì)量裝置誤差的方法

（一）選用高精度電子式電能表

由于電力電子技術(shù)的發(fā)展，電子式電能表代替了以往使用的感應(yīng)式電能表，較感應(yīng)式電能表而言，電子式電能表由于采用了集成電路元件，計(jì)量電路中阻抗小，功耗小，起動(dòng)功率也小，且靈敏度較高。而感應(yīng)式電能表存在電子式電能表沒有的機(jī)械問題，當(dāng)機(jī)械轉(zhuǎn)盤由于磨損等原因?qū)е码娔鼙碓阶咴铰?，?huì)使誤差變大。

（二）選用合適的電流、電壓互感器

由于電流、電壓互感器存在比差和角差，在比差方面，選取電流、電壓互感器比差符號(hào)相反、大小相等的互感器;在角差方面，選取符號(hào)相同、大小相等的互感器。這樣可以使得互感器的合成誤差盡可能的小。[4]

（三）降低電壓互感器二次回路壓降

（1）減少電壓互感器二次回路導(dǎo)線的長(zhǎng)度或者減小其截面積，由于一般電廠的電壓互感器都安裝在母線上或者出線上，而表計(jì)一般都在繼電保護(hù)室。我們可以通過將表計(jì)安裝在母線室附近或者增加一路電纜從而增加導(dǎo)線的截面積，達(dá)到減少線阻的目的。

（2）更換內(nèi)阻較低的計(jì)量熔絲/開關(guān)，由于熔絲的不穩(wěn)定性，容易產(chǎn)生接觸不好而發(fā)熱，以及觸頭氧化，將引起接觸電阻增大，二次回路熔絲電壓就增大。選用計(jì)量專用的低電壓降的開關(guān)，能克服熔絲特性所產(chǎn)生的不穩(wěn)定性，降低其兩端的電壓降，從而降低電壓互感器二次回路電壓降。[5]

（3）使用獨(dú)立的計(jì)量回路電壓互感器，如果多條線路共用一組母線電壓互感器，由于二次回路接入的設(shè)備過多，使得二次回路電流增大，從而引起電壓互感器二次回路壓降增大。

四、結(jié)語

電能計(jì)量裝置是發(fā)電廠與國(guó)家電網(wǎng)進(jìn)行電貿(mào)易結(jié)算的法律依據(jù)，其準(zhǔn)確性直接影響雙方的經(jīng)濟(jì)利益，尤其對(duì)發(fā)電廠這樣的大用戶來說，由于發(fā)電量很大，對(duì)電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性要求也越高。

本文對(duì)從電能表、互感器、二次回路壓降三方面對(duì)影響電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確性的因素進(jìn)行了分析和總結(jié)，并針對(duì)每一個(gè)影響電能計(jì)量裝置誤差的因素提出了一些實(shí)際的解決方案。

參考文獻(xiàn)：

[1]王昕.EDMI電能表對(duì)電能計(jì)量裝置的在線補(bǔ)償.云南電力技術(shù)，2002-03-30.

[2]朱少波.運(yùn)行中電能計(jì)量裝置二次回路缺陷分析.廣西電力，2007-04-15.

[3]DL/T448-2000《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》.

[4]哈秀娟.電能計(jì)量裝置的綜合誤差對(duì)計(jì)量的影響分析.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2006-12-20.

[5]吳海芳，馮茗俊.降低TV二次回路壓降提高電能計(jì)量精度.華東電力，2010-09-24.