淺析電能計(jì)量誤差產(chǎn)生原因及如何減小誤差措施

【摘 要】本文結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，分析了電能計(jì)量產(chǎn)生誤差的主要原因，結(jié)合問(wèn)題的根本，提出了常用減小誤差的方法。

【關(guān)鍵詞】電能表；互感器；電能計(jì)量；二次壓降；二次負(fù)載；誤差

1 電能計(jì)量產(chǎn)生誤差原因

1.1 互感器誤差

互感器的誤差將造成電能計(jì)量裝置失真，直接影響各相關(guān)單位的經(jīng)濟(jì)利益以及線損等電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。互感器的誤差主要包括以下方面：

（1）互感器準(zhǔn)確度等級(jí)太低：互感器檢定規(guī)程第513條規(guī)定：Ⅰ、Ⅱ類(lèi)電能表裝置互感器準(zhǔn)確度等級(jí)不應(yīng)低于0.2級(jí)。但早期興建的電廠和變電站，互感器準(zhǔn)確度等級(jí)普遍偏低，一般只有0.5級(jí)，不符合規(guī)定。按照國(guó)標(biāo)《GB1207-1997電壓互感器》規(guī)定，在額定負(fù)載的25%～100%，功率因數(shù)為0.8～1.0的范圍內(nèi)，互感器的誤差要符合所標(biāo)稱(chēng)的準(zhǔn)確度等級(jí)，也就是說(shuō)互感器的準(zhǔn)確度等級(jí)只有在25%～100%額定負(fù)荷下才有保障，過(guò)大或者過(guò)小的負(fù)荷都使互感器的誤差處于國(guó)標(biāo)覆蓋不到的狀態(tài)；同樣，按照電流互感器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB1208―1997電流互感器》的規(guī)定，在5%～100%額定負(fù)荷范圍內(nèi)誤差要符合相應(yīng)等級(jí)規(guī)定。

（2）電能計(jì)量裝置無(wú)計(jì)量專(zhuān)用互感器二次繞組：規(guī)程514條規(guī)定：Ⅰ、Ⅱ類(lèi)用于貿(mào)易計(jì)算的電能計(jì)量裝置應(yīng)按計(jì)量點(diǎn)配置計(jì)量專(zhuān)用電壓、電流互感器或互感器的專(zhuān)用二次繞組。電能計(jì)量專(zhuān)用電壓、電流互感器或?qū)Ｓ枚卫@組及其二次回路不得接入與電能計(jì)量無(wú)關(guān)的設(shè)備。由于一次電流通過(guò)電流互感器一次繞組時(shí)，要使二次繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，必須消耗一部分電流10米勵(lì)磁，使鐵心產(chǎn)生磁通，電流互感器的誤差就是由鐵芯所消耗的勵(lì)磁安匝引起的。要采用專(zhuān)用的二次回路，不與保護(hù)、測(cè)量同回路。需要特別指出的是在三相四線制或B相接地的三相三線制系統(tǒng)中的計(jì)量用電壓互感器二次回路，應(yīng)注意計(jì)量與保護(hù)用的零線徹底分離。如果共用或接線混亂，將造成兩者在零線之間產(chǎn)生環(huán)流，致使電能表側(cè)的中性點(diǎn)電位發(fā)生位移，從而導(dǎo)致電壓降的增大且不穩(wěn)定。

1.2 二次回路誤差

由于電壓互感器的二次輸出端與電能表的輸入端之間的線路中，由導(dǎo)電阻抗、熔斷器、繼電器觸點(diǎn)、空氣開(kāi)關(guān)等設(shè)備電阻，當(dāng)有電流通過(guò)時(shí)，就會(huì)引起二次電壓在線路上的一個(gè)壓降和角度變化，相對(duì)于電能表來(lái)說(shuō)，也就是線路上的壓降和相移給電壓互感器帶來(lái)了一個(gè)附加誤差。規(guī)程第513條規(guī)定：Ⅰ、Ⅱ類(lèi)用于貿(mào)易計(jì)算的電能計(jì)量裝置中電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定電壓的0.2%。對(duì)部分關(guān)口電能計(jì)量裝置的電壓互感器二次回路壓降進(jìn)行的全面測(cè)試表明，合格率僅為75%左右。說(shuō)明電壓互感器二次壓降問(wèn)題嚴(yán)重應(yīng)引起足夠重視。

1.3 電能表誤差

電能表的誤差可以分為3種，即電能表的負(fù)載特性誤差、生產(chǎn)誤差以及不當(dāng)使用誤差。

電能表的基本誤差隨負(fù)載電流荷功率因數(shù)變化而變化的關(guān)系曲線成電能表的負(fù)載特性。在小負(fù)載范圍內(nèi)電能表誤差較大，這是因?yàn)樵诘拓?fù)載時(shí)轉(zhuǎn)矩很小。只要補(bǔ)償力矩小于摩擦力矩，誤差就向負(fù)的方向變化。此情況下相位角誤差影響很小，電流自制動(dòng)力矩可是為零。當(dāng)負(fù)載增加，工作轉(zhuǎn)矩增加，摩擦誤差和非線性誤差相對(duì)見(jiàn)效，加上此時(shí)的電流自制動(dòng)力矩叉不很大，所以綜合誤差變小。

（1）電能表產(chǎn)品誤差：按國(guó)家統(tǒng)一的電能表設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)電能表應(yīng)采用五類(lèi)磁鋼，該類(lèi)型磁鋼性能穩(wěn)定不易失磁，是保證電能表誤差穩(wěn)定的重要部件。但有的電能表制造商為了在價(jià)格戰(zhàn)中取勝，擅自修改設(shè)計(jì)，選用稀土磁鋼或三類(lèi)磁鋼，生產(chǎn)成本可下降10%左右，但存在著嚴(yán)重的質(zhì)量隱患。即使安裝前誤差調(diào)試合格，投入運(yùn)營(yíng)后由于磁鋼的不斷失磁致使電能表的阻尼力矩不斷減小，電能表越走越快。這是造成運(yùn)行中電能表出現(xiàn)正常誤差超差的主要原因。造成電能表投入運(yùn)行后越走越慢的因素很多。感應(yīng)式電能表是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械裝置，新表檢定完畢安裝投運(yùn)后，隨著時(shí)間的推移，軸承內(nèi)潤(rùn)滑油不斷揮發(fā)，機(jī)械磨損逐漸增加，機(jī)械工作應(yīng)力不斷釋放，轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿同心度的誤差也將增大，這些因素都將導(dǎo)致機(jī)械摩擦力矩上升，使電能表越走越慢，尤其在輕負(fù)載情況下，影響更為明顯。

（2）電能表不當(dāng)使用誤差：在電能計(jì)量管理中，由于電能表接線錯(cuò)誤，斷線（失壓、斷流）所引起的計(jì)量誤差較大，已被人們所發(fā)覺(jué)和重視；而由于電能表非常規(guī)接線或使用不當(dāng)引起的計(jì)量誤差較小，一般只在百分之幾至百分之十幾，不易被重視，但是，若其乘以倍率，則會(huì)造成較大誤差。作為交易結(jié)算的電能計(jì)量裝置，要求滿足公平、準(zhǔn)確、合理的原則，因此，電能表常見(jiàn)非正規(guī)接線引起的計(jì)量誤差同樣不可忽視。各一級(jí)配電室安裝的電能表均為三相三線兩元件感應(yīng)式電能表，接線方式有72種甚至更多，但其中只有一種接線方式是正確的，所有的錯(cuò)誤接線均會(huì)給電能表帶來(lái)不正確的計(jì)量，其誤差大小因線路情況大小不等，有的誤差可達(dá)到百分之幾百，甚至造成電能表不轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。所以接線錯(cuò)誤是引起電能計(jì)量錯(cuò)誤的主要原因之一。

2 降低電能計(jì)量誤差的改進(jìn)方案

從造成電能計(jì)量誤差的技術(shù)角度分析，降低計(jì)量誤差應(yīng)采取的措施如下。

2.1 完善計(jì)量裝置

選擇高精度、穩(wěn)定性好的多功能電能表。由于電子技術(shù)的發(fā)展，目前多功能電子表的技術(shù)較為穩(wěn)定，誤差基本成線性。一只多功能電子表可同時(shí)兼有正、反向有功，正、反向無(wú)功4種電能計(jì)量和脈沖輸出、失壓記錄、追補(bǔ)電量等輔助功能，且過(guò)載能力強(qiáng)、功率小，對(duì)Ⅰ、Ⅱ類(lèi)用戶應(yīng)采用全電子式電能表。

2.2 對(duì)電能表本身引起的誤差處理

對(duì)電能表按規(guī)程進(jìn)行定期周檢將自身特性變化較大、無(wú)法調(diào)整的表更換為新型的DS862系列，已周檢的表誤差全部調(diào)整在合格范圍內(nèi)，對(duì)更換后的表全部經(jīng)過(guò)寶石清洗，并用0.1級(jí)的全自動(dòng)LLT801型檢定裝置進(jìn)行檢定、誤差除0.5L情況下0.2Ib負(fù)荷點(diǎn)部分在±110以上，其余負(fù)荷點(diǎn)全部調(diào)整在±1以內(nèi)（這個(gè)主要考慮到現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷一般都在功率因數(shù)15以上）。這種新型檢定裝置基本消除人為誤差。

2.3 排除錯(cuò)誤接線

方法如下：

帶電檢查：①首先排除電壓回路的錯(cuò)誤，用相序表檢查電壓回路的相序，并以互感器為標(biāo)準(zhǔn)，用萬(wàn)用表分別測(cè)UAO-UA，UBO-UB，UCO-UC，及UAB，UBC，UCA的值，據(jù)此可查出電壓回路是否正常，若有錯(cuò)先恢復(fù)正常；②用鉗型相位伏安表測(cè)A相和C相電流的大小IA、IC，排除電流短路、斷路及接觸不良的故障等；③用鉗型相位表測(cè)出電能表兩元件所加電壓與電流間的相位角，即UABIA，UBCIC的角度，并畫(huà)出相量圖。④對(duì)相量圖進(jìn)行綜合分析判斷，排除電流回路錯(cuò)誤接線，并加以改正。停電檢查：主要用萬(wàn)能表或自制通燈對(duì)電流回路作導(dǎo)通試驗(yàn)來(lái)校線，校線時(shí)要注意把線從電能表的表尾和互感器側(cè)都斷開(kāi)進(jìn)行測(cè)量，否則線路會(huì)通過(guò)電能表內(nèi)部電流線圈形成回路無(wú)法進(jìn)行正確的校對(duì)，一般校對(duì)順序?yàn)椋哼M(jìn)表線一端子右側(cè)一端子左側(cè)互感器，校對(duì)后根據(jù)三相電能表正確接線進(jìn)行改正。

2.4 對(duì)TV二次回壓降引起計(jì)量誤差的改進(jìn)方案

（1）采用專(zhuān)用的計(jì)量回路，減少TV二次回路負(fù)載，從而降低TV二次導(dǎo)線壓降以及由此帶來(lái)的計(jì)量誤差。

（2）加粗二次導(dǎo)線截面積。根據(jù)導(dǎo)線的實(shí)際長(zhǎng)度及所通過(guò)電流的大小，估算一下所需截面的大小，保證二次導(dǎo)線壓降U≤0.5V，S>0.12LI（mm2）。

（3）在TV二次回路中應(yīng)去掉不必要的節(jié)點(diǎn)端紐，對(duì)于必不可少的接點(diǎn)應(yīng)定期清擦減少接觸電阻，以保證每個(gè)接頭處的接觸電阻不大于0.05Ω。

（4）采用電壓誤差補(bǔ)償器來(lái)補(bǔ)償二次導(dǎo)線壓降引起的比差和角差。

3 結(jié)論

綜上所述，在實(shí)際電能計(jì)量系統(tǒng)中，為了減少綜合誤差，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，還要對(duì)互感器的二次回路的負(fù)載和壓降進(jìn)行必要的檢測(cè)，只有這樣才能保證整個(gè)計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確，從而減少資源的浪費(fèi)或電能的流失。

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[責(zé)任編輯：丁艷]