10 kV配電網的高壓電能整體計量技術

方寶霞

摘 要：10 kV配電網是電力系統中一個非常重要的組成部分，它會對電力系統的供電能力產生直接的影響。簡要分析了10 kV配電網的高壓電能整體計量技術，希望可以為相關工作人員提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：10 kV配電網；電能；互感器；電表

中圖分類號：TB971 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）11-0059-02

要保證10 kV配電網供電的安全性和可靠性，就要將高壓電能整體計量技術應用于10 kV配電網中。在10 kV配電網中，傳統的高壓電能計量裝置組合了多個分離部件，例如電壓互感器、電流互感器和電表等。利用互感器將電能計量接入電度表中。電能計量的整體準確度會受到部分準確度的影響，還會受到其他因素的影響，例如現場電壓回路二次壓降等。

1 高壓電能整體計量方案

由于10 kV配電網屬于小電流接地系統，因此需要將兩元件方法應用到電能計量中，

圖中的陰影部分是主絕緣部分，且A與B，C與B之間的高壓電容和光纖存在于這個絕緣部分。整個計量部分可劃分為A相、B相和C相。以A相為例，將電流計量放置于A相電位中，如果不考慮地絕緣因素，則只需通過橫跨在相間的分壓電容就可獲得電壓采樣信號，且分壓臂低側C1的基準電位是A相。在電壓差的作用下，可以向A相計量模塊直接傳送C1上的電壓，而向B相主控模塊進行傳遞的時候，則需要利用光纖。C相計量模塊的原理與A相相同，這是因為在實施該方案時，需要有機結合高壓互感器和電能表計的功能。

高壓端各相電路板上的供電能源主要利用電容分壓器來獲取電流數據，同時還需要借助于開關電源，以便高效地轉換交流電和直流電。如果母線具有工作電壓，那么就可以將電壓電能表直接投入工作。在B相模塊中，合并A相和C相計量模塊的計算結果，并得出各相的功率數據。可以將時間信息加入A，C相之間信息傳遞的過程中和B相主控模塊的分析、整理過程中，并對其進行儲存。可以利用光纖向低壓終端傳遞信息數據。在向信息管理系統傳輸信息時，利用的是低壓終端的無線通信模塊。

2 方案設計

2.1 絕緣設計

傳統的10 kV高壓電能計量裝置要根據絕緣要求在互感器的一次線路與二次線路之間填充絕緣介質，例如環氧樹脂、絕緣油等，這樣可以有效保證內絕緣的可靠性和均勻性。傳統高壓電能計量裝置的絕緣結構會使互感器的體積逐漸增大，這是因為絕緣水平在一定程度上會限制互感器裝置，進而損傷到設備內的絕緣性，最終導致在絕緣薄弱的位置發生相間短路的現象。如果采用高壓電能整體計量方案，就可以在絕緣設計中有效融合電氣一次和二次，然后在電氣一次的側高壓電位上植入原處于二次回路中的智能電路。由于與傳統高壓電能計量裝置相比，高壓電能整體計量裝置會減少對A，C兩相TA的一次、二次繞組間的絕緣要求和A，C兩相TV的一次、二次繞組間的絕緣要求，因此高壓電能表只需要對A與B相間和C與B相間的絕緣問題進行解決即可，這在很大程度上減少了絕緣材料的消耗，從而減輕了整體的重量。

2.2 傳感器設計

2.2.1 電壓傳感器設計

由圖1可知，相間電壓只有利用分壓傳感器才能獲取電壓信號。目前主要有兩種形式的分壓傳感器，分別是電阻分壓和電容分壓。為了保證電容分壓器的安全性和可靠性，需要將多級串聯應用到高壓電容器中，并且將多級內串的方式應用到電容元件的設計過程中，這樣才能使場強得到均勻的分布，并使電壓器的耐受過壓和操作過電壓的能力符合相關的要求和標準。由于溫度和濕度會影響電容量，因此在設計傳感器的過程中，需要利用同批材料來制作所有高低壓分區的電容，保證分壓比的穩定。同時，還要使用惰性化學材料來整體封裝電容，避免外部環境對分壓電容的影響。 2.2.2 電流傳感器設計

由于被測試相的位置處于A，C相的電能計量單元，因此TA的一、二次間就一直處于等電位的狀態。TA的高壓絕緣問題是不需要被考慮的，可以將常規電壓TA替換為小體積的精密TA，以減小高壓電能計量裝置的體積。由于波莫合金磁芯具有一系列的優勢，例如初始磁導率高、溫度穩定性好和電流測量準確度高等，因此可以將其應用于精密TA的制作當中。

3 高壓電能整體計量校驗方法

要想確定高壓電能計量裝置的整體計量準確度，就需要結合高壓溯源標準來設計高壓電能整體計量系統。該系統有很多組成部分，例如高壓大電流電源0.02級標準TVTA、標準電能表和反饋控制電路等。高壓電能整體計量系統的標準為：如果采用了滿足設計要求的0.02級標準電能表、0.02級標準TV、標準TA、標準取樣TV的激磁阻抗和二次回路電阻，那么可以通過計算得出基準電能計量電路中的二次回路壓漿所引起的計量誤差和互感器合成的誤差。通過相關的電路綜合誤差限值表可知，高壓電能整體計量校驗系統的誤差限值要比0.5S級誤差限值高出兩個等級，因此，該系統符合相關的規定和要求。

4 結束語

上文介紹了一種新的高壓電能整體計量裝置。該裝置有效地融合了電壓一次和二次，將非傳統式互感器技術應用到信號傳感中，且絕緣設計也完全不同于傳統的高壓電能計量裝置。這些技術的運用提高了高壓電能整體計量裝置的準確度，并降低了高壓計量裝置的體積和重量。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕