淺談互感器二次回路降壓對電能計量的影響

石忠密

(湖南省電力公司懷化辰溪電力局,湖南 懷化 419500)

隨著電力市場的改革，電能計量關(guān)系到直接的經(jīng)濟(jì)利益，做好PT二次回路壓降的管理與改造工作，對保證電能計費(fèi)的公正合理意義較大。正確的電能計量對核算發(fā)、供電電能，綜合平衡及考核電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，節(jié)約能源，合理收取電費(fèi)等都有重要意義。

1 TV二次回路接線現(xiàn)狀分析

近幾年來，經(jīng)常發(fā)生電壓互感器二次接線故障，直接影響二次回路的安全運(yùn)行，給廠家經(jīng)濟(jì)造成一定的損失。電壓互感器是一次和二次回路的重要元件，向測量儀表、繼電器的線圈等供電，能正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

對110kV、35kVTV二次回路進(jìn)行現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)以下問題。

（1）110kV TV二次回路計量裝置未用專用電纜引線，而是通過保護(hù)裝置端的電纜串接到關(guān)口計量裝置。

（2）TV二次回路接有不用的測量表計等負(fù)載裝置。

（3）TV二次回路保護(hù)裝置使用的繼電器等負(fù)載均為老式的電磁式，其功耗較大。

（4）110kV、35kV TV 二次回路采用R1-2A型管式熔斷器，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)有銹蝕等現(xiàn)象。

2 導(dǎo)致TV二次回路壓降的原因

在電廠及變電站計量回路中，室外的電壓互感器與裝設(shè)于控制室電度表盤上的電能表距離較遠(yuǎn)，一般在200m～400m左右，整個二次回路中有接線端子排、開關(guān)、熔斷器及導(dǎo)線，必然存在接觸電阻、導(dǎo)線電阻及分布參數(shù)，從而就存在著一定的回路阻抗，造成電壓互感器與電能表間的二次回路上有電壓降△u,導(dǎo)致電壓互感器二次端電壓與電能表端電壓的大小和相角都不相同，即比差和角差。

三相三線計量方式將校驗儀測得的比差 fab、fcb 及角差 δab、δcb 之值代入下式，即可求得TV二次回路壓降△uab、△ucb的值。

電壓降引入的電能計量誤差εr的計算。式中：φ為線路平均功率因數(shù)角。三相四線計量方式將校驗儀測得的比差fa、fb、fc 及角差 δa、δb、δc 之值代入下式，即可求得TV二次回路壓降△ua、△ub和△uc的值。

電壓降引入的電能計量誤差εr的計算。式中：φ為線路平均功率因數(shù)角。TV二次回路使用R1-2A型管式熔斷器，其兩端嵌在簧片內(nèi)，通過螺絲壓接引線，形成多個的接觸點(diǎn)，且其簧片受外部環(huán)境的影響，易形成表面氧化和銹蝕，造成受力不勻，致使端子排螺絲松動，如圖1所示：

現(xiàn)場用儀器測量熔斷器上下口間電壓及其電流結(jié)果見表1。

根據(jù)表1近似計算得出R1-2A型熔斷器所引起的接觸電阻可能達(dá)到0.96Ω，對TV二次回路壓降有很大影響。

感應(yīng)式的三相電能表，其電壓線圈的功率因數(shù)約為0.2～0.3，電子式電能表由于其電壓回路一般都使用小型TV作為隔離和采樣，工作電源也由小型變壓器降壓整流獲得，故其功率因數(shù)也在0.3～0.5，加上其它接入設(shè)備的感性負(fù)載，整個電壓二次回路的功率因數(shù)約為0.3左右。目前廣泛用于電力系統(tǒng)的電磁式TV，額定功率因數(shù)為0.8（感性），當(dāng)TV二次負(fù)載的功率因數(shù)與額定功率因數(shù)相差較大時，將會超出答應(yīng)誤差。

3、影響電壓互感器二次導(dǎo)線壓降過大的因素

影響電壓互感器二次導(dǎo)線壓降過大的因素可以概括為以下幾點(diǎn)：①二次回路導(dǎo)線過長或?qū)Ь€截面積的過小。②二次回路轉(zhuǎn)接點(diǎn)太多造成接觸電阻過大。③電壓互感器二次負(fù)荷過大。

4、技改措施

由于電壓互感器二次壓降直接影響電能計量的準(zhǔn)確性，甚至對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，為此人們在改善二次壓降方面需要做大量的工作。

4.1 降低回路阻抗

當(dāng)分析二次壓降的成因時，電壓互感器二次回路阻抗是第一個被關(guān)注的參量。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，電壓互感器二次回路阻抗包括：導(dǎo)線阻 抗、接插元件內(nèi)阻和接觸電阻等三個組成部分。在電壓互感器二次回路阻抗的三個組成部分中，可以通過增加導(dǎo)線截面積降低導(dǎo)線阻抗;接插元件內(nèi)阻基本不變;接觸電阻占主導(dǎo)地位，且其阻抗變化具有隨機(jī)性。于是得到降低電壓互感器二次回路阻抗的具體方案為：

（1）電壓互感器二次回路更換更大截面積導(dǎo)線;

（2）定期打磨接插元件、導(dǎo)線的接頭，盡量減小接觸阻抗。但無論采取何種處理手段，都只能將二次回路阻抗減小到一個數(shù)值，不能減小到零。

4.2 減小回路電流

一般情況下，電壓互感器二次計量繞組與保護(hù)繞組是分開的，計量繞組負(fù)載為電能表等，負(fù)載電流小于200mA，因而現(xiàn)場測試若發(fā)現(xiàn)電壓互感器一次回路電流大于200mA時，可采取以下措施減小電流：

（1）采用專用計量回路。目前電壓互感器二次一般有多個繞組，且計量繞組與保護(hù)繞組各自獨(dú)立。否則電壓互感器二次回路電流較大。

表1 現(xiàn)場測得的熔斷器有關(guān)數(shù)據(jù)(以110kV為例)

（2）單獨(dú)引出電能表。專用電纜對于計量繞組表計較多的情況，即使該繞組負(fù)載電流較大，但通過專用電纜的電流因只有電能表計的負(fù)載而減小，因而電能表計回路的電壓互感器二次回路壓降也較小。

（3）選用多繞組的電壓互感器。對于新建或改造電壓互感器的情況，有的電壓互感器有兩個二次主繞組和1個輔助繞組，可取主繞組中的1個作為電能計量專用二次繞組，這樣該回路因只接有電能表而使電流較小，從而壓降也較小。

（4）電能表計端并接補(bǔ)償電容。由于感應(yīng)式電能表電壓回路為電壓線圈，電抗值較大，使得流過電壓線圈的電流即電壓互感器二次回路電流無功分量較大，電壓互感器二次回路負(fù)載功率因數(shù)較低。

4.3 電流跟蹤式

電流跟蹤式補(bǔ)償器基本原理是利用電子線路通過對電壓互感器二次回路電流的跟蹤產(chǎn)生一個與二次回路阻抗大小相等的負(fù)阻抗，最終使二次回路總阻抗等效為零。這樣，即使有PT二次回路電流的存在，由于回路阻抗為零，壓降也為零。由于二次回路總阻抗等效為零，可以保持壓降為零。但對于二次回路阻抗變化的情況，則不能自動跟蹤，也就是說，如果熔體電阻或接點(diǎn)接觸電阻發(fā)生改變，則回路等效阻抗就不為零了，這是該補(bǔ)償器的局限性。

4.4 電壓跟蹤式

電壓跟蹤式補(bǔ)償器的原理是通過一取樣電纜，將電壓互感器二次端電壓信號與電能表計端電壓信號進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一個與二次回路壓降大小相等，方向相反的電壓疊加于電壓互感器二次回路，使電壓互感器二次回路電壓降等效為零。當(dāng)電壓互感器二次回路電流或阻抗改變導(dǎo)致回路電壓改變時，補(bǔ)償器自動跟蹤壓降的變化并產(chǎn)生相應(yīng)變化的補(bǔ)償電壓疊加于電壓互感器二次回路，以保持回路壓降始終為零。因而這種補(bǔ)償器幾乎適用于所有場合，唯一不足的是需同時敷設(shè)一條從電壓互感器二次端電壓信號取樣的電纜。

4.5 其他方法：取消PT二次回路的開關(guān)、熔斷器、端子排等；調(diào)快電能表（可臨時性地解決PT二次壓降問題，但在開關(guān)、熔斷器、接線端子上形成的接觸電阻是變化的，此措施在電能計量管理規(guī)定上是不允許的）；對PT二次同路實(shí)施定值補(bǔ)償:進(jìn)行臨時性地解決PT二次壓降問題，不能實(shí)施動態(tài)補(bǔ)償。

[1]左新燕，何毅民，王玉珍.電壓互感器二次接線的改進(jìn)[J].石河子科技，2001(5).

[2]畢志周，曹敏，呂宏.減小電壓互感器二次回路壓降的方法研究[J].云南電力技術(shù)，2000.

[3]陳新亮.電壓互感器二次回路壓降改造的分析[J].華東電力，2006.