淺析電能計(jì)量與裝置

摘要:電能作為一種特殊的商品,它在生產(chǎn)和銷售的過(guò)程中和其他產(chǎn)品一樣需要計(jì)量。電能計(jì)量的工具稱為電能計(jì)量裝置,計(jì)量器具的選擇,是計(jì)量裝置設(shè)計(jì)審查的一部分,計(jì)量器具選擇的好和壞,直接影響到計(jì)量裝置現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的工作量和電能量準(zhǔn)確計(jì)量。對(duì)電能計(jì)量來(lái)說(shuō)是一個(gè)重要組成部分,文章主要就該方面進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)地;電能計(jì)量;電流互感器;電壓互感器

中圖分類號(hào):TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)33-0216-02

一、電力系統(tǒng)電能計(jì)量的重要性

電能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活極為重要的能源,電氣化程度和管理現(xiàn)代化水平是衡量一個(gè)國(guó)家發(fā)達(dá)與否的重要標(biāo)志。電力生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電廠發(fā)電、供電部門供電、用戶用電這三個(gè)部門連成一個(gè)系統(tǒng),不間斷地同時(shí)完成。發(fā)、供、用電三方如何銷售與購(gòu)買電能、如何進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算,涉及許多技術(shù)、經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。營(yíng)業(yè)性計(jì)費(fèi)的公正合理,涉及電業(yè)部門與用戶的經(jīng)濟(jì)利益。提高電能計(jì)量的正確性,對(duì)發(fā)、供、用電三方都是十分需要的。

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的改革,對(duì)電能計(jì)量工作提出了更高的要求,特別是從傳統(tǒng)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)變,電能測(cè)量技術(shù)更為重要,需要重視它的完整性和準(zhǔn)確性。電能計(jì)量直接關(guān)系電力系統(tǒng)發(fā)電量、線損、煤耗、廠用電、供電量、用電量等各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的計(jì)算。

隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,用電波動(dòng)十分劇烈,峰谷差愈來(lái)愈大,計(jì)量系統(tǒng)在大幅度的工況變化中工作,使其計(jì)量誤差增大,已成為電能計(jì)量不可忽視的問(wèn)題。利用經(jīng)濟(jì)杠桿,實(shí)施分時(shí)計(jì)度并分時(shí)計(jì)價(jià)的電能計(jì)量方式,在一定程度上可以起到調(diào)控負(fù)荷、“削峰填谷”的作用,有利于電力系統(tǒng)的運(yùn)行和發(fā)、輸、配、用電設(shè)備的充分利用。

由于電力電子技術(shù)在各行各業(yè)用電設(shè)備中的采用,負(fù)荷向電力系統(tǒng)注入大量的諧波,引起電壓、電流波形嚴(yán)重畸變。如何計(jì)算諧波電能,如何制定畸變波形作用下的電能計(jì)量和計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn),都是亟待解決的問(wèn)題。

二、電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)

一般低壓用電且耗電量少的用戶采用直接接入式電度表計(jì)量電能,其誤差也只限于電度表本身的誤差。而用電量大的低壓用戶的電度表需要經(jīng)電流互感器接入。大型發(fā)電機(jī)、高壓變壓器以及高壓供電的用戶的電度表則需經(jīng)過(guò)電壓、電流互感器接入,以計(jì)量電能。因此這類電能計(jì)量裝置除了電度表而外,還包括互感器以及其二次接線。

(一)計(jì)量裝置的設(shè)置

發(fā)電站上網(wǎng)關(guān)口計(jì)量點(diǎn)一般設(shè)在產(chǎn)權(quán)分界處,如發(fā)電站與電網(wǎng)公司產(chǎn)權(quán)分界點(diǎn)在發(fā)電站側(cè)的,應(yīng)在發(fā)電站出線側(cè)、發(fā)電機(jī)升壓變高壓側(cè)(對(duì)三圈變?cè)黾又袎簜?cè))、啟備變高壓側(cè)均按貿(mào)易結(jié)算的要求設(shè)置計(jì)量點(diǎn)。

局考核所屬各供電所供電量的關(guān)口點(diǎn)一般設(shè)在35kV變電站的主變高壓側(cè);所屬各供電所相互間供電量的計(jì)量關(guān)口點(diǎn)一般設(shè)置在產(chǎn)權(quán)分界處。

其他貿(mào)易結(jié)算用計(jì)量點(diǎn),設(shè)置在產(chǎn)權(quán)分界處。考慮到旁路代供的情況,各關(guān)口計(jì)量點(diǎn)的旁路也作為關(guān)口計(jì)量點(diǎn)。

10kV及以上電壓供電的用戶應(yīng)配置防竊電高壓計(jì)量裝置,在用電客戶配電線路高壓計(jì)量裝置前端T接口裝設(shè)隔離刀閘,方便外校及處理計(jì)量裝置的故障。

(二)計(jì)量方式

對(duì)于非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的關(guān)口電能計(jì)量裝置采用三相四線的計(jì)量方式,對(duì)于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的關(guān)口電能計(jì)量裝置應(yīng)采用三相三線的計(jì)量方式。

三、電能計(jì)量裝置配置

(一)電能表的配置

同一關(guān)口計(jì)量點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)兩只相同型號(hào)、相同規(guī)格、相同等級(jí)的電子式多功能電能表,其中一只定義為主表,一只定義為副表。安裝于局所屬變電站內(nèi)電能表應(yīng)具有供停電時(shí)抄表和通信用的輔助電源。關(guān)口計(jì)量點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)能計(jì)量正向和反向有功電量以及四象限無(wú)功電量的電能表。電能表的標(biāo)定電流值應(yīng)根據(jù)電流互感器二次額定電流值進(jìn)行選擇,電能表的標(biāo)定電流值不得大于電流互感器二次額定電流值。電能表的最大電流值應(yīng)選擇4倍及以上標(biāo)定電流值。10kV及以上貿(mào)易結(jié)算計(jì)量點(diǎn),應(yīng)配置具有失壓報(bào)警計(jì)時(shí)功能的電能表或失壓計(jì)時(shí)儀。

(二)電流互感器配置

為保證計(jì)量的準(zhǔn)確度,選擇時(shí)應(yīng)保證正常運(yùn)行時(shí)的一次電流為其額定值的60左右,至少不得低于30。應(yīng)避免繼電保護(hù)和電能計(jì)量用的電流互感器并用,否則會(huì)因繼電保護(hù)的要求而致使電流互感器的變比選擇過(guò)大,影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確度。對(duì)于計(jì)費(fèi)用戶,應(yīng)設(shè)置專用的計(jì)量電流互感器或選用有計(jì)量繞組的電流互感器。

當(dāng)負(fù)荷變化范圍大,實(shí)際負(fù)荷電流小于30時(shí),應(yīng)采用二次繞組具有抽頭的多變比電流互感器或0.5s、0.2s級(jí)電流互感器,或采用具有較高額定短時(shí)熱電流和動(dòng)穩(wěn)定電流,并且接近實(shí)際負(fù)荷電流的小量程電流互感器在發(fā)電廠和變電所中應(yīng)根據(jù)測(cè)量和保護(hù)的要求配備適當(dāng)性能的電流互感器。

(三)電壓互感器配置

電壓互感器選型應(yīng)滿足要求,110kV及以下計(jì)量用電壓互感器應(yīng)選用呈容性的電磁式電壓互感器。電壓互感器二次應(yīng)有獨(dú)立的計(jì)量專用繞組。根據(jù)需要,宜選用具有四個(gè)二次繞組的電壓互感器,即:計(jì)量繞組、測(cè)量繞組、保護(hù)繞組和剩余繞組。

電壓互感器選型應(yīng)滿足要求,110kV及以下計(jì)量用電壓互感器應(yīng)選用呈容性的電磁式電壓互感器。電壓互感器二次應(yīng)有獨(dú)立的計(jì)量專用繞組。根據(jù)需要,宜選用具有四個(gè)二次繞組的電壓互感器,即:計(jì)量繞組、測(cè)量繞組、保護(hù)繞組和剩余繞組。

電壓互感器二次額定容量的選擇參考下表選擇:

TV二次負(fù)荷核算值(VA)0～10 10～20 20～30 30～50 50～70 70VA以上,

TV額定二次負(fù)荷取值(VA)20 30 50 75 100 按1.5倍取。

對(duì)TV二次負(fù)荷處于0～10VA較小值時(shí),考慮到選用過(guò)小的額定二次容量,不利于保證電壓互感器的產(chǎn)品質(zhì)量,電壓互感器計(jì)量繞組的額定負(fù)荷宜選擇20VA。一般情況下,電壓互感器的計(jì)量、測(cè)量和保護(hù)繞組的額定負(fù)荷均應(yīng)不大于50VA,如有充分的證據(jù)說(shuō)明所接的負(fù)荷超過(guò)此值時(shí),可按實(shí)際值確定。

互感器在實(shí)際負(fù)載下的誤差不得大于其基本誤差限。對(duì)于非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的電壓互感器,應(yīng)采用Y0/y0的連接方式。對(duì)于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的電壓互感器,35kV及以上的應(yīng)采用Y/y的連接方式;35kV以下的宜采用V/V的連接方式。貿(mào)易結(jié)算用的計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在統(tǒng)調(diào)上網(wǎng)電廠側(cè)的,在出線側(cè)及主變高壓側(cè)均應(yīng)安裝計(jì)量裝置。

(四)互感器二次回路配置

電流和電壓互感器二次回路的連接導(dǎo)線宜使用銅質(zhì)單芯絕緣線,如果使用多股導(dǎo)線時(shí),其連接接頭處應(yīng)燙焊,再使用壓接的連接接頭。二次回路導(dǎo)線截面的選擇,對(duì)整個(gè)電流二次回路,連接導(dǎo)線截面積應(yīng)按電流互感器的二次回路計(jì)算負(fù)荷確定,至少應(yīng)不小于4.0mm2。對(duì)電壓二次回路,互感器出線端子至接電能表前接線盒間的連接導(dǎo)線截面應(yīng)按機(jī)械可靠性及允許的電壓降計(jì)算確定,非就地計(jì)量的至少應(yīng)不小于4mm2,就地計(jì)量的至少應(yīng)不小于2.5mm2。

主、副表應(yīng)使用同一個(gè)電壓和電流互感器二次繞組。計(jì)量二次回路應(yīng)不裝設(shè)可分離二次回路的插拔式插頭接點(diǎn)。35kV以上的電壓互感器二次回路宜裝設(shè)空氣開(kāi)關(guān)或熔斷器,電壓互感器二次回路采用熔斷器的,應(yīng)采用螺栓壓接的熔斷器。35kV及以下,除局所屬變電站外,電壓互感器二次回路不得裝設(shè)任何空氣開(kāi)關(guān)、熔斷器。

對(duì)單母分段、雙母帶母聯(lián)接線方式的母線電壓互感器,為防止電壓反饋,計(jì)量用電壓二次回路可接入經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)重動(dòng)的繼電器切換回路,其他計(jì)量二次回路應(yīng)不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)輔助接點(diǎn)。電壓互感器每相二次回路電壓降應(yīng)不得大于其額定二次電壓的0.2%。

互感器二次回路上除了裝設(shè)電能表、電力負(fù)荷管理終端和失壓計(jì)時(shí)儀外,原則上不得接入任何與計(jì)量無(wú)關(guān)的其他儀器、儀表等負(fù)載。計(jì)量裝置二次接線應(yīng)順按一次設(shè)備所定的正向接線。互感器二次回路導(dǎo)線(包括電纜芯線)各相必須以不同的顏色進(jìn)行區(qū)分,其中:L1、L2、L3、N相導(dǎo)線分別采用黃、綠、紅、黑色,接地線為黃綠雙色導(dǎo)線。電壓、電流二次回路的電纜、端子排和端子編號(hào)順序應(yīng)按正相序自左向右或自上向下排列。

四、結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際電能計(jì)量運(yùn)行過(guò)程中,為了減小電能計(jì)量裝置的綜合誤差,提高其準(zhǔn)確性,不但要對(duì)互感器、電能表等計(jì)量器具進(jìn)行重點(diǎn)的考核配置,還要對(duì)互感器的二次回路的負(fù)荷和壓降進(jìn)行必要的檢測(cè),注重對(duì)整個(gè)過(guò)程的科學(xué)管理,才能保證整個(gè)電能計(jì)量裝置的計(jì)量準(zhǔn)確,從而提高電能計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性,達(dá)到公平的原則。

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作者簡(jiǎn)介:陳永強(qiáng),男,供職于廣西電網(wǎng)公司玉林供電局,電能表修校技師,研究方向:電能計(jì)量裝置的現(xiàn)場(chǎng)鑒定。