关于减小电能计量装置综合误差的建议

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摘要：本文通过查找包头供电局下属某220V变电站电能计量系统二次回路存在的实际问题，对可能影响到电能计量装置综合误差的原因进行分析，提出相关的整改措施及建议。

关键词：综合误差；计量用电压互感器；PT二次电压降

Abstract: This paper by looking for the practical problems the secondary circuit of a 220V substation metering systems in Baotou Power Supply Bureau, the reasons may affect the energy metering device error, to propose corrective measures and recommendations.Key words: error; for measuring voltage transformer; the PT secondary voltage drop

中图分类号：TM247文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1.概述

随着电力市场的改革，电能计量的准确性直接关系到的发供电企业的经济利益，做好减少电能计量综合误差、降低PT二次回路压降的管理与改造工作，对保证电能计费的公正、合理意义重大。正确的电能计量对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指标，节约能源，合理收取电费等都有重要意义。

在电力系统中开展电能计量的综合误差测试是实现电能正确计量的基本技术措施之一。电能计量的综合误差包括电能表、电流互感器(CT)、电压互感器(PT)的计量误差以及电压互感器到电能表的二次回路线路压降。当电能表、互感器的计量误差符合国家有关规程规定时，由电压互感器二次侧到电能表端子之间二次回路线路的电压降(简称为PT二次电压降)，将导致电压量测量产生偏差。

PT二次压降问题是电力发、输、变、配企业普遍存在的问题，它使系统电压量测量产生偏差，不仅影响电力系统运行质量，而且直接导致电能计量误差，这种计量误差直接归算到电能计量综合误差之中。

2.电能综合误差分析

我们知道，电能计量装置的综合误差是电流、电压互感器的合成误差，电压互感器二次引线压降误差，电能表的误差之代数和。用公式表示就是；。

其中互感器误差：三相三线表达式为

(%) …………………………………………………………（1）

三相四线表达式为

（%）…………………………………………………………（2）

另外互感器与二次压降合成误差：

三相三线表达式为

(%) …………………………………………………………（3）

三相四线表达式为

（%）…………………………………………………………（4）

由此可以看出，电能计量装置的综合误差是由电流、电压互感器的合成误差、电压互感器二次引线压降误差及电能表的误差三者所决定的。因此为了使电能表计量装置的误差减小，使装置计量更准确，则需要同时减小这三者的误差，提高它们的精度。下面就这三方面分析一下它们所存在的问题及提出一些我个人的建议。

2.1电流、电压互感器存在的误差：

2.1.1计量用电流互感器的准确度等级不满足有关规程的要求

按照《电能计量装置技术管理规程》要求，Ⅰ类电能计量装置配置的电流互感器应不低于0.2S级

整改措施：

对经检测达不到0.2S级误差要求的电流互感器，如果该计量点是结算点且该线路月平均负荷比较小（

2.1.2计量用互感器不能保证专用绕组

《电能计量装置技术管理规程》规定：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类贸易结算用电能计量装置应按计量点配置计量专用电压、电流互感器或专用二次绕组。但当前跨区关口电能计量装置中除一个电站做到了计量专用PT、CT外，其它所有关口电能计量用PT、CT均是计量、测量等模块共用一个绕组，容易造成计量绕组实际二次负荷三相不平衡，影响电能计量的准确性，同时也给计量装置安全运行带来隐患。

整改措施：

（1）电压互感器由于受其二次绕组数量及准确度等级的限制，通常无法保证电能计量拥有专用的互感器或二次绕组，但必须保证使用专用的单独电压二次回路，该回路中禁止接入任何与电能计量无关设备。测量和保护等部分也可以自成单独回路。

（2）通常电流互感器的二次绕组比较多，设计选型时应保证电能计量采用专用绕组。

2.1.3互感器二次回路接入与计量无关的设备

《电能计量装置技术管理规程》规定：电能计量专电压、电流互感器或专用二次绕组及其二次回路不得接入与电能计量无关的设备。但目前我局跨区关口电能计量用电压、电流互感器的二次回路中往往接入一些与计量无关的装置（诸如测量装置、监控装置、保护装置等），给计量系统的安全运行和准确计量带来一定的隐患，同时也不满足DL/T 448-2000《电能计量装置技术管理规程》的要求，另外还容易造成三相二次负载不平衡，进而造成电流、电压二次回路有零序电流通过，降低计量的准确性。

整改措施：

（1）如果测控、保护以及远动等设备与计量共用一个绕组，条件允许的情况下建议从电压互感器落地端子箱到电能表屏采用单独的4芯4-6mm2电缆线，构成专用计量电压回路；测控、保护等部分也分别从电压互感器落地端子箱处另拉电缆构成相应的回路。这样可以最大限度地减少计量二次回路电流的大小，降低PT二次压降。另外，为避免计量装置现场检测对其它回路的影响，建议计量电压二次回路在PT落地端子箱处加装空气开关，防止由于PT二次回路短路对电压互感器一次设备造成的损坏。

（2）对二次压降比较大或者是二次压降超差的线路，建议结合线路停电情况，按照第（1）条提供的改造措施进行二次回路和二次压降改造。

（3）电流二次回路的改造只能结合互感器的设计选型，选用计量专用绕组以确保计量专用电流二次回路。

2.1.4互感器误差超差现象

通过现场检测和技术监督发现：运行中的电流互感器和电压互感器存在超差现象。

整改措施：对超差的互感器，建议结合线路停电检修时间对其进行更换。

针对上述情况，我提出以下建议：应对我局计量关口表用电流互感器及电压互感器进行定期检定，对误差超差的电流互感器及电压互感器进行更换，并保证计量用互感器设有专用绕组，这样才能保证电能计量的准确性。

3.电压互感器二次压降是造成电能计量误差不准确的的重要原因

3.1 PT二次压降的影响

PT二次压降问题是电力发、输、变、配企业普遍存在的问题，它使系统电压量测量产生偏差，不仅影响电力系统运行质量，而且直接导致电能计量误差，这种计量误差直接归算到电能计量综合误差之中严重影响计量装置的准确性。

根据2009年数据统计计算，包头供电局年售电100亿度，PT二次压降平均为0.5伏，按PT二次额定电压为100伏计算，漏计电能为0.5亿度，按0.4元/度计算，损失电费2000万元。

某发电厂110 kV母线电压互感器二次回路压降为0.62%。110kV母线电压互感器二次回路压降超标，直接影响到3号发电机关口电能表计量装置的准确计量。3号机每年平均上网电量为2亿千瓦时，丢失电量W=W * 0.62%=1240000kWh，即年损失电量达124万度。

从上述例子中，可以看出PT二次压降直接影响电能量计量的准确度，由于PT二次压降的单向性，致使电力企业漏计电能，导致巨额经济损失;同时对电力系统安全运行也是一种潜在的威胁。

3.2 PT二次压降产生的原因

3.2.1 PT二次回路导线长且截面积小，导线阻抗的影响

在所有关于二次压降及降压措施的文献中，当分析二次压降的成因时，电压互感器二次回路阻抗是第一个被关注的参量。根据分析的结果，电压互感器二次回路阻抗包括：导线阻抗、接插元件内阻和接触电阻等三个组成部分。

通常在变电站，电压互感器二次回路的长度达100米至500米之间，而且导线截面积过小，因而二次回路导线电阻成为回路阻抗中最被关注的因素。为此在《电能计量装置技术管理规程》D L / T 448-2000中，对计量用电压互感器二次回路的侧试作出了相关的规定：互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电压二次回路，连接导线的截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于2.5mm2 。在实际工作中，电压互感器二次回路线路的截面积一般选在6mm2 。但无论若何选取导线截面积，导线阻抗是存在的，只是量值的大小而已。通过计算在100米的电压二次回路中，2.5mm2更换截面积为6mm2的电缆后，PT二次电压降减小80%.计量误差大为降低。

3.2.2PT二次回路中接触电阻的影响

考虑到电压互感器二次回路中存在刀闸、保险、转接端子和电压插件等接插元件，在不考虑接触电阻的前提下，各元件的自阻和可以认为是一个定值，该值很小，并且不易减小。

在电压互感器二次回路阻抗中，接触电阻占很大的比重，其阻值是不稳定的，受接触点状态和压力以及接触表面氧化等因素的影响，阻值不可避免地发生变化，且这种变化是随机的，又是不可预测的。接触电阻的阻值在不利情况下，将比二次导线本身的电阻还大，有时甚至大到几倍。测试中，二次线压降通常都比计算值大许多，其根本原因就是没有估计到接触电阻有如此大的变化。

3.2.3二次回路中性线存在多点接地（N600），由于各接地点电位不一致，造成电能表侧中性点电位偏移，进而造成二次压降偏大。

此项原因不为广大检测人员所意识到，很容易被忽略掉，但又比较常见。

4.降低计量误差的改进措施

从上述分析中，可以清楚看到，电压互感器二次回路阻抗的三个组成部分中，可以通过增加导线截面积降低导线阻抗;接插元件内阻基本不变;接触电阻占主导地位，且其阻抗变化具有随机性。

针对上述提出的实际情况，特提出建议如下：

（1）超差原因主要是由于二次电缆距离长、导线截面积小，通过敷设从PT 落地端子箱到电能表屏的单独4*4mm2电缆以构成计量电压单独二次回路或增大导线截面积的方式均可以有效降低其二次压降。亦可缩短距离。

（2）属于PT二次回路中性线多点接地，通过消除多余中性线接地点是较为有效的解决方式，但通常查找和消除接地点的工作比较困难。目前比较有效的解决方法是：敷设从PT落地端子箱到电能表屏的单独4*4mm2电缆以构成计量电压单独二次回路的方式，从而有效降低其二次压降。减小计量二次回路负载。

（3）单独引出电能表

专用电缆对于计量绕组表计较多的情况，即使该绕组负载电流较大，但通过专用电缆的电流因只有电能表计的负载而减小，因而电能表计回路的电压互感器二次回路压降也较小。

（4）减小回路电流

一般情况下，电压互感器二次计量绕组与保护绕组是分开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于200mA，因而现场测试若发现电压互感器一次回路电流大于200mA时，应采取措施减小电流，采用专用计量回路。目前电压互感器二次一般有多个绕组，且计量绕组与保护绕组各自独立。否则电压互感器二次回路电流较大。

（5）选用多绕组的电压互感器

对于新建或改造电压互感器的情况，有的电压互感器有两个二次主绕组和1个辅助绕组，可取主绕组中的1个作为电能计量专用二次绕组，这样该回路因只接有电能表而使电流较小，从而压降也较小。

（6）电能表计端并接补偿电容

由于感应式电能表电压回路为电压线圈，电抗值较大，使得流过电压 线圈的电流即电压互感器二次回路电流无功分量较大，电压互感器二次回路负载功率因数较低。采用在电能表电压端子间并接补偿电容的方法，可以降低电压互感器二次回路电流的无功分量，从而降低电压互感器二次回路电流，达到降低压降的目的。实际并接电容时，应选好电容值，一般以压降的角差最小为最佳选值。还应注意电容的耐压，以保证可靠性。但是此措施由于未被有关部门完全认可，所以并未被广泛采用，建议慎重使用。

（7）采用高精度计量表计

计量用关口电能表本身的误差也是电能计量误差的一个重要来源，由于涉及到电量的上传和电量的计算，因此，其误差的大小直接影响购、售电双方的经济利益。建议有条件的可以使用高精度0.2级的关口计量电能表，或者采用远程抄表系统进行传送。

5.结束语

电压互感器二次回路线路压降由二次等效阻抗和二次回路电流共同影响。这两个影响因素又随环境和工况不同而变化；二次等效阻抗又随环境的变化而变化，二次电流也随二次运行方式的不同而改变。若要达到国家颁布的电能计量装置技术管理规程和电能计量装置检验规程SD109-83的要求，必须揭示PT二次压降的产生机理，并设计补偿办法，对电压互感器的二次负荷进行补偿。

降低二次回路阻抗、减小回路电流两种方法在保证二次压降原有性质的基础上，可以有效降低二次压降，但不能保证二次压降始终不大于电压互感器二次出口电压的0.25%要求；加装电压跟踪式补偿装置，可以保证二次压降始终不大于电压互感器二次出口电压的0.25%要求，但要注意电压互感器二次压降单向性的特点，确保欠补偿才是有效的。

综上分析，如果我们能保证电能计量装置所用的电流、电压互感器的合成误差、电压互感器二次引线压降误差及电能表的误差三者都不超差，则我们就能保证电能计量装置能够进行准确的计量，就能保证发供电企业的经济利益不因电能计量的不准确而受损失。

参考文献：

[1] 《电压互感器二次接线的改进.》石河子科技，左新燕2001年，第5期

[2] 《配电网的网损计算与降损措施分析》安徽电力 高慧 2005年

[3] 《配电网电能损耗及降损措施》德州学院学报 宋进2005年

[4] 《电压互感器二次回路压降改造的分析》.华东电力， 陈新亮. 1998

[5] 《 配电网的降损节能措施》农村电气化 刘大力2000年

[6] 《电力线路技术手册》兵器工业出版社 齐文禄 1991年7月

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。