淺談互感器二次回路降壓對(duì)電能計(jì)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(chǎng)的改革，電能計(jì)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(duì)保證電能計(jì)費(fèi)的公正合理意義較大。正確的電能計(jì)量對(duì)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(lái)，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(cè)量?jī)x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(duì)110kV、35kVTV二次回路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題。

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

（2）TV二次回路接有不用的測(cè)量表計(jì)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(chǎng)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(jì)量回路中，室外的電壓互感器與裝設(shè)于控制室電度表盤(pán)上的電能表距離較遠(yuǎn)，一般在200m～400m左右，整個(gè)二次回路中有接線端子排、開(kāi)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(jì)量方式將校驗(yàn)儀測(cè)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(jì)量誤差εr的計(jì)算。式中：φ為線路平均功率因數(shù)角。三相四線計(jì)量方式將校驗(yàn)儀測(cè)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(jì)量誤差εr的計(jì)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(guò)螺絲壓接引線，形成多個(gè)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(dòng)，如圖1所示：

現(xiàn)場(chǎng)用儀器測(cè)量熔斷器上下口間電壓及其電流結(jié)果見(jiàn)表1。

根據(jù)表1近似計(jì)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(duì)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(gè)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(shí)，將會(huì)超出答應(yīng)誤差。

3、影響電壓互感器二次導(dǎo)線壓降過(guò)大的因素

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

4、技改措施

由于電壓互感器二次壓降直接影響電能計(jì)量的準(zhǔn)確性，甚至對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生不良影響，為此人們?cè)诟纳贫螇航捣矫嫘枰龃罅康墓ぷ鳌?/p>

4.1 降低回路阻抗

當(dāng)分析二次壓降的成因時(shí)，電壓互感器二次回路阻抗是第一個(gè)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(gè)組成部分。在電壓互感器二次回路阻抗的三個(gè)組成部分中，可以通過(guò)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(wú)論采取何種處理手段，都只能將二次回路阻抗減小到一個(gè)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(jì)量繞組與保護(hù)繞組是分開(kāi)的，計(jì)量繞組負(fù)載為電能表等，負(fù)載電流小于200mA，因而現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試若發(fā)現(xiàn)電壓互感器一次回路電流大于200mA時(shí)，可采取以下措施減小電流：

（1）采用專用計(jì)量回路。目前電壓互感器二次一般有多個(gè)繞組，且計(jì)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(chǎng)測(cè)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(duì)于計(jì)量繞組表計(jì)較多的情況，即使該繞組負(fù)載電流較大，但通過(guò)專用電纜的電流因只有電能表計(jì)的負(fù)載而減小，因而電能表計(jì)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(duì)于新建或改造電壓互感器的情況，有的電壓互感器有兩個(gè)二次主繞組和1個(gè)輔助繞組，可取主繞組中的1個(gè)作為電能計(jì)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(jì)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(guò)電壓線圈的電流即電壓互感器二次回路電流無(wú)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(guò)對(duì)電壓互感器二次回路電流的跟蹤產(chǎn)生一個(gè)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(duì)于二次回路阻抗變化的情況，則不能自動(dòng)跟蹤，也就是說(shuō)，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(guò)一取樣電纜，將電壓互感器二次端電壓信號(hào)與電能表計(jì)端電壓信號(hào)進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一個(gè)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(shí)，補(bǔ)償器自動(dòng)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(chǎng)合，唯一不足的是需同時(shí)敷設(shè)一條從電壓互感器二次端電壓信號(hào)取樣的電纜。

4.5 其他方法：取消PT二次回路的開(kāi)關(guān)、熔斷器、端子排等；調(diào)快電能表（可臨時(shí)性地解決PT二次壓降問(wèn)題，但在開(kāi)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(jì)量管理規(guī)定上是不允許的）；對(duì)PT二次同路實(shí)施定值補(bǔ)償:進(jìn)行臨時(shí)性地解決PT二次壓降問(wèn)題，不能實(shí)施動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

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