如何提高電力計量的準確性

摘要:在電力系統中，用電計費是一個重要的環節，它對電力用戶特別是大型工業企業影響極大。由于大型廠礦、制造工廠用電量巨大，供電電壓等級高(可達220kv)，因此電能倍率大是不可避免的，電能表的一個字可能就相當于幾十萬千瓦時。如果計費不準確，引起的電量誤差可想而知，真可謂“失之毫厘，謬之千里”。因此，提高電力計量的準確性就顯得尤為重要。

關鍵詞:電力計量 準確性

提高電力計量的準確性應從何處入手呢?我們不妨先來了解一下電力計費系統的結構，看看它是由哪些部件組成。如圖1所示，典型的計費系統由電能表(也叫電度表)、電壓互感器、電流互感器及若干連接導線組成，其中電壓互感器起到采集線路電壓的作用，電流互感器采集一次回路的電流，電能表依據采集的電壓與電流信號的幅值、相互之間相位關系，轉換成有功(或無功)電量。圖1中的計量系統電能倍率n=n1*n2，即電壓變比乘以電流變比。

電能表在計量系統中處于核心地位，選擇準確度等級高的電能表是保證準確計量的關鍵。電能表的等級劃分為:普通有功電能表(0.2級、0.5級、1.0級、2.0級)，普通無功電能表(2.0級、3.0級)。標準電能表分為(0.5級、0.2級、0.05級、0.02級、0.01級)。電能表的級別代表準確度，如0.5級代表在額定電壓與標定電流情況下其誤差范圍在±0.5%范圍內，依次類推。

電能表電流規格的選擇。電流規格有1.5(5)A，5(10)A，5(20)A，10(40)A等，前面的數字表示電能表的標定電流，括號中的數字表示電能表的額定最大電流。由于電能表在標定電流條件下工作的準確度最高，因此在選擇時應盡量選用線路正常運行時的電流與標定電流相匹配的電能表。例如，某線路的負載為1臺3相380V，2.2KW的異步電動機，其正常運行時的電流為4A左右，因此選用5(20)A的電能表較合理，正常時電流在標定值附近，準確度最高。在線路負載較大的情況下，電流回路就要經電流互感器轉換后接入電能表，由于電流互感器的二次電流I2n統一為5A、1A，因此在電能表的配置上要與電流互感器相對應。

此外，現代電子技術的發展使電力計費水平上了新臺階，電力計量進入電子時代。由于電子式電能表采用了電子線路，起動功率小，在低功率時的準確度仍較高，是感應電能表所望塵莫及的。電壓、頻率、功率因數以及諧波等的變化對電子式電能表誤差影響也較小，對感應式電能表影響較大。電子式電能表還可實現遠程及自動化電量采集，因此可以消除傳統的現場抄表引起的時間誤差;所以在條件許可時應盡量選用電子式電能表。

電流互感器在高壓線路或低壓大負荷線路中將大的一次電流轉換成較小的二次電流，它對準確計量起相當大的作用。電流互感器一、二次額定電流之比，稱為電流互感器的額定變比:kn=I1n/I2n。電流互感器與電能表一樣，也有準確度等級之分，當然是準確度越高，所組成的計量系統誤差也越小。在此需說明的是電流互感器的誤差分為“比差”與“角差”2部分，“比差”即電流變比的誤差，例如，100/5的電流互感器在一次側電流100A時，二次電流可能是5.01A;“角差”即角度(相位)誤差，“比差”與“角差”都能影響計量準確性。圖2表示某型號電流互感器工作在不同額定電流百分比下的比差，可以看出，互感器在額定電流時的比差最小(角差也最小，曲線圖從略)，而在小電流工作狀況下的比差急劇上升。因此，在選擇電流互感器變比時，應使其工作在一次額定電流的60%左右，此時各項誤差較小，且有一定過載客量;應盡量避免使互感器經常工作在額定一次電流的30%以下，如果負載變化范圍較大，則選用輕負載下仍具有較高準確度的S級電能表和電流互感器。

電壓互感器的工作原理和變壓器相同，不過容量很小，類似一臺小容量變壓器;電壓互感器的一、二次線圈額定電壓之比，稱為電壓互感器的額定電壓比，即變比kn=U1n/U2n。其中一次線圈額定電壓U1n是電網的額定電壓，分10，35，110，220，330，500，750，1000千伏等級;二次電壓U2n，則統一定為線電壓100伏。電壓互感器也分準確等級，為提高計量準確度，配置的電壓互感器準確度越高越好，因為在超高壓線路中，電壓變比很大，例如對于750KV線路，其電壓變比竟達750/0.1=7500倍，如電壓互感器精確度不夠，電能表誤差可想而知;此外，正確選擇電壓互感器的額定容量也很重要。額定二次容量定義為:S2e=(U2e)2Y(VA)，如果容量過小，會造成電壓互感器內部壓降大，測量電壓偏低，影響準確計費。

在二次回路接線上應注意:①電能表與其它二次設備不能共用一組電流互感器;②電壓互感器二次側所接儀表，繼電器等負載過多，使其超過電壓互感器二次側所規定的阻抗，引起大的電壓降落(最好是計量表單獨使用一組二次繞組);③電能表的電流線截面積要足夠大，不使電流互感器負載過重而引起誤差。④三相計量用電流互感器的二次接線應采用分相接線方式，而不能采用星形接線方式。

單是選擇合理的元器件，對高度準確的計量還是不夠的，還需要高質量的運行管理:①合理調整運行方式，避免使線路負荷過大。當一次電流超過額定值數倍時，電流互感器工作在磁化曲線的非線性部分，電流的比差和角差都將增加，計量準確度下降;②實時控制功率因數，令1≥cosφ≥0.9;③實時控制電壓，使電壓在規定范圍內;如超出范圍，低壓互感器的激磁電流將發生變化，電壓變比即產生變化。

此外，還應定期對電能表、互感器進行輪換校驗，以保持其精度;經常檢查高壓計量設備，特別是在雷雨季節，能及時發現二次回路失壓、失流、電能表故障等，及早解決。

提高電力計量的準確性不僅可以避免電能生產者與消費者之間的經濟糾紛，還有助于電力公司、大型工礦企業統計各級線路損耗，為電力經濟管理提供可靠的依據，無論對電力公司或是電力用戶，都具有重要意義。