探討電能計量中電壓互感器二次回路壓降中的若干問題

摘 要：電能計量作為電力部門與用戶進行電能貿易中最為重要的結算依據，可以說是體現公平、公正、準確交易的重要手段。同時電能計量也關系到電力企業的自身利益，為此須提升電能計量的準確性，從而保證交易的公平性、公正性、準確性及供電企業的自身利益。尤其是在當今電力供需矛盾下，加強對電能計量的管理與控制，使用新技術、新工藝可以為國家的節能降耗以及克服電壓互感器二次回路中的現存問題提供有力的技術手段。

關鍵詞：電壓互感器；壓降；電能計量

1 電能計量裝置的選擇與配置

計量裝置的選擇：在初步擬定的電能計量裝置選擇范圍內，首先要從經過國家以及省級計量部門認可的優質產品中進行二次優選；其次要對選購的電能計量裝置按照有關技術規定進行檢驗，禁止使用檢驗不合格的電能計量裝置。

電能計量裝置的配置：（1）接線方式：對于接入非中性點絕緣系統的電能計量裝置，應采用三相四線有功、無功電能表，而對于接入中性點絕緣系統的電能計量裝置要采用三相三線有功、無功電能表。此外，按照新規程的相關要求，低壓供電，負荷電流為50A及以下時，宜采用直接接入式電能表；負荷電流為50A以上時，宜采用經電流互感器接入式的接線方式。（2）電能表標定電流的確定：最新的電能計量規程規定，電能表的標定電流為正常運行負荷電流的30%左右。此外，為提高低負荷電能計量的準確性，應選用過載4倍及以上的電能表。（3）電流互感器的選配：應保證其在正常運行中實際負荷電流達到額定值的60%左右，至少應不小于30%；否則要通過熱穩定電流互感器等來減少變比。如果變比選擇較大，一旦出現電流互感器一次電流小于30%的情況，就會導致負誤差增加；而如果變比選擇較小，也會引發誤差增加以及絕緣老化等問題。

2 電壓互感器二次回路壓降對電能計量的影響

電能計量的綜合誤差主要包括以下幾部分：電流互感器、電能表、電壓互感器、電壓互感器到電能表的二次回路壓降的計量誤差。因此，即使使用中的互感器及電能表的計量誤差符合國家有關規定，由電壓互感器二次側到電能表端子之間的二次回路線路的壓降（簡稱TV二次壓降）也會導致電壓測量出現偏差。

從電力發電到配電的整個環節普遍存在著TV二次壓降問題，這不僅使得系統的電壓測量出現誤差，影響電力系統的運行質量，更重要的是導致電能計量的誤差。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，能正確反映電氣設備是否正常運行。近年來，電壓互感器二次回路接線問題所導致的故障經常發生，嚴重影響電能計量二次回路的運行及經濟利益。

例如，某地的35kV母線電壓互感器每到春秋季節，尤其是陰雨或者潮濕天氣，控制室中就會出現電壓降低或者單相接地信號。值班人員切換電壓表后發現其中一相或者兩相的電壓指示值下降，而另外的兩相或者一相電壓指示值不變。然后，電氣二次人員對電能計量二次回路以及繼電保護裝置的觸頭進行打磨，同時對繼電器重新整定，但是此期間均未發現異常現象。經過仔細檢查，最終發現35kV母線電壓互感器的二次接線引出端已經老化，并有放電的痕跡。

經分析，這種戶外式電壓互感器的二次接線引出端較短，二次配線時所留線頭端子也比較短。一般正常運行時，由于北方氣候干燥、灰塵較多，就會導致二次接線表面存留大量灰塵，一旦遇到潮濕或陰雨天氣就會在電壓互感器的二次側發生電壓降低或者是單相接地的現象。但是，這種現象并非真正意義上的短路或者接地，只是二次回路保護誤發信號造成故障，但其也影響了二次回路的穩定運行，造成一定的經濟損失。有文獻指出：某省的年售電量如果設為100億kw.h，TV二次壓降設為1V，而TV二次額定電壓為100V，那么由此帶來的漏計算的電能將多達1億kw.h，這就導致了巨大的經濟損失。

由此可見，電壓互感器二次回路壓降對電能計量有著直接的影響，TV二次壓降的存在會直接導致電能及經濟損失。

3 降低二次壓降及提升計量準確性的措施

3.1 降低二次壓降的措施

鑒于電壓互感器二次壓降對電能計量的重大影響及對系統安全運行的威脅，國內很多學者對如何改善二次壓降進行了深人研究。降低壓降的方法有很多，歸納起來可以分為降低回路阻抗、減小回路電流和增加補償裝置等，下面僅就降低回路阻抗進行詳細分析。

回路阻抗是導致電壓互感器二次回路壓降的重要參量，電壓互感器二次回路阻抗包括導線阻抗、接插元件內阻、接觸電阻三部分。

（1）導線阻抗。由于電壓互感器二次回路的長度在100-500m之間，而且導線截面積過小，因而二次回路導線電阻成為回路阻抗中最被關注的因素。基于此，在DL/T448-2000《電能計量裝置技術管理規程》中對電壓互感器二次回路的測試有明確的規定：互感器二次回路的連接導線應采用銅質單芯絕緣線。對電流二次回路，連接導線截面積應按電流互感器的額定二次負荷計算確定，至少應不小于4mm2。同時，對電壓回路，連接導線你截面積應按允許的電壓降計算確定，至少應不小于為2.5mm2，而實際中一般均選擇6mm2。盡管選擇使用的導線截面積已經比計算值大很多，可依然不能完全消除導線阻抗，只是減小而已。

（2）接插元件內阻。在電壓互感器二次回路中存在諸如保險、刀閘、自動開關或熔斷器等轉接端子以及電壓插件等接插元件，在不考慮接觸電阻的前提下，各元件的自阻被認為是一個定值，即為一常數，該值很小，不易減小。

（3）接觸電阻在電壓互感器二次回路阻抗中，接觸電阻占很大的比重，其阻值是不穩定的。受接觸點狀態和壓力以及接觸表面氧化等因素的影響，阻值不可避免地會發生變化，且這種變化是隨機的，又是不可預測的。接觸電阻的阻值在不利情況下，將比二次導線本身的電阻還大，有時甚至大到幾倍。測試中，二次導線壓降通常都比計算值大許多，其根本原因就是沒有估計到接觸電阻有如此大的變化。

從上述分析中可以清楚地看到，電壓互感器二次回路阻抗的三個組成部分中，可以通過增加導線截面積降低導線阻抗；接插元件內阻基本不變；接觸電阻占主導地位，且其阻抗變化具有隨機性。于是得到降低電壓互感器二次回路阻抗的具體方案：（1）電壓互感器二次回路更換更大截面積導線；（2）定期打磨接插元件、導線接頭，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值，不可能減小到0。

3.2 提升計量準確性的措施

電能計量裝置的綜合誤差主要由電能表本身誤差、電流互感器與電壓互感器合成誤差以及電壓互感器二次壓降等因素構成。為了消除這些因素導致的誤差，就要從以下幾點著手：（l）增加二次回路導線截面積并減小連接導線長度，從而減小二次壓降及阻抗；（2）合理選擇電網中性點接地方式，減少不合理電網運行方式帶來的影響；（3）建議用戶安裝電能無功補償裝置，以提升功率因數；（4）合理、正確選擇安裝環境，首選沒有腐蝕性氣體、振動小、磁場強度小的環境，戶外高壓電能計量裝置要增設避雷針、防污及防腐設施。

4 結束語

綜上所述，本文從電能計量裝置的選擇與配置入手，重點論述了電壓互感器二次回路壓降對電能計量的影響，并提出了降低二次壓降以及提升電能計量準確性的措施。

參考文獻

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