一起非典型電能計量失準案例分析
——以某110 kV 用戶變電站為例＊

皮薇薇

（鄭州電力高等專科學校，河南 鄭州450000）

1 前言

電能計量是電力系統中極為重要的一個環節，電能計量的準確性關系到發電企業、電網企業是否能實現經營收入的準確足額回收，也關系到廣大電力客戶的利益。計量的準確性問題一直以來都受到發電、供電和用電多方的重點關注。影響計量準確性的因素很多，其中一個可能會被忽略的就是低負荷下電能計量裝置是否能準確計量的問題。尤其是對于工業客戶、季節性生產的客戶或者試驗類負荷，工業客戶或季節性生產客戶在生產期負荷比較平穩，負荷率比較高，但在生產淡季負荷率低，甚至低于電流互感器一次額定電流的5%，實驗基地類負荷在試驗進行時負荷較大，且具有沖擊性，但在不做試驗時卻僅帶站用負荷，負荷非常低。在2020年新冠肺炎疫情期間，大量工廠長時間停工停產，必然存在負荷率極低的情況。在這些情況下電能計量裝置是否能準確計量，如果出現計量不準又應該如何處理。本文從一例非典型案例出發去分析引起極低負荷下計量失準的原因，探討應如何預防和改進此類問題。

2 案例分析

2.1 問題提出

對于110 kV 用戶變電站，該用戶為一實驗基地，共分3期建設，一期工程專變容量30 MVA，通過一回200 m 專線接入系統變電站，其電源側配置計費用關口計量裝置，電壓互感器變比為110 kV/100 V，準確度等級為0.2，電流互感器變比為300/1 A，準確度等級為0.2S，綜合倍率為330000，關口電能表選型為3×57.7/1003×0.3（1.2）A，準確度等級為有功0.2S，無功2 級。自投運之日起，運行35 d 后，電源側關口表采集到的數據為：正向有功總為0.05 kW·h，正向無功總為0 kVar·h，反向無功總為0.3 kVar·h。

根據測量數據可知，計量總有功電量為0.05×330000=16500 kW·h，正向無功總電量為0 kVar·h，反向無功總電量為0.3×330000=99000 kVar·h。用戶對所計電量提出質疑，同時，供電部門根據所計電量算出的功率因數為0.17，與功率因數考核標準0.9 相去甚遠，無法作為功率因數電費計算的參考。

2.2 問題分析

2.2.1 問題初判

問題出現以后，計量管理人員從以下3個方面進行了問題查找：①計量回路的原理設計及現場接線是否正確；②關口計量表計的準確度是否合格；③互感器的準確度是否合格。經檢查，均未發現問題。

經進一步分析發現：作為一個110 kV 直供用戶，其運行35 d 的有功無功電量值均非常小，與用戶溝通發現，該用戶的幾條生產線均未建成投產，初期變電站投運僅帶非常小的站用負荷，初步判斷為小負荷引起的電能計量失準問題。

2.2.2 計算分析

變電站站用負荷為維持變電站運行的二次控制保護系統、消防系統、照明系統、暖通系統等，這部分負荷均為波動較小的連續性負荷，可根據關口計量表計記錄的有功電量和無功電量算出35 d 以來的平均功率。

正向有功功率=16500÷（35×24）=19.64 kW（取2 位小數）。

正向無功功率=0。

反向無功功率=99000÷（35×24）=117.86 kVar（取2位小數）。

初步判斷以上功率與實際站用負荷偏差很大，可能不在互感器和電能表的準確計量范圍內。

2.2.2.1 互感器準確度分析

根據JJG 313—2010《測量用電流互感器檢定規程》3.1條的規定，0.2S 級電流互感器的準確測量范圍為1%～120%的額定負荷。根據每天的平均功率可算出專線上流過的電流即流過電流互感器一次側有功和無功電流分別如下。

有功電流=19.64÷110÷1.732=0.10309 A=103.09 mA，是電流互感器一次額定電流300 A 的0.034%。

無功電流=117.86÷110÷1.732=0.61862 A=618.62 mA，是電流互感器一次額定電流300 A 的0.206%。

有功、無功電流均小于額定電流的1%，不在規程規定的電流互感器準確測量范圍之內。

2.2.2.2 電能表準確度分析

根據JJG 596—2012《電子式交流電能表》4.3 條的要求，對于關口計量所用的0.2S 級經互感器接入寬負載三相電能表，起動電流為0.001Ib，關口電能表選型為3×0.3（1.2）A，其參比電流Ib為0.3 A，可算出起動電流為0.3 mA。

根據JJG 596—2012《電子式交流電能表》4.1 條，規定了三相電能表在有功電流0.01Ib～Imax之間的誤差限值和無功電流在0.02Ib～Imax之間的誤差限值，所以當流過電能表的有功電流低于3 mA，無功電流低于6 mA 時，電能表不能保證計量精度。

已知該線路電流互感器計量繞組的變比為300/1，折算到互感器二次側（電能表）電流為：

通過計算看出，變電站送電以來，線路的有功電流、無功電流均非常小，流過關口表的有功電流值0.34 mA，略大于關口表的起動電流值0.3 mA。由于計算的是35 d 以來流過關口表的平均電流，實際電流應在平均值0.3 mA 附近波動，即實際負荷對應的二次電流如果大于0.3 mA，則電能表能正常起動，即使能正常起動，根據規程規定，流過電能表的有功電流小于3 mA 時，電能表也是不能保證計量精度的；如果實際負荷對應的二次電流小于0.3 mA，則電能表不能正常起動，無法正常計量，所以，在如此小的電流之下必然存在著少計量和計量不準的問題。

3 總結

由于該用戶的幾條生產線均未建成投產，初期變電站僅帶非常小的站用負荷，經計算分析，由于流過電流互感器有功、無功電流均小于額定電流的1%，導致互感器不能準確測量；同時，流過關口電能表的電流在電能表的起動電流值附近波動，導致電能表可能會漏記電量，且實際工作電流遠小于規程規定的電能表滿足計量精度的最小電流值。以上原因造成所及電量與實際偏差較大，造成電能計量失準，即電能表和電流互感器的配置是不能適應在變電站運行初期負荷均未投運時的運行狀況的。

4 解決方法

通過以上分析，引起該案例計量失準問題的根本原因為流入電流互感器和電能表計的電流值過小。可以通過以下幾個方面避免在今后工作中出現類似問題。

首先，如果用戶前期負荷很小，且持續時間長，可根據初期電流增設一組小變比電流互感器，或采用多變比電流互感器，使流過互感器和電能表的電流增大，處于可正常準確計量的電流范圍之內，待遠期負荷正常之后調整接線至正常變比電流互感器。

其次，如果小變比電流互感器選型困難，可與供電公司協商計費方式，采用固定費用月結方式，該案例用戶實際即采用此方式結算。如果屬于季節性生產用戶，在生產淡季或停產階段，供電部門應關注用戶實際負荷大小，對該類用戶進行抽查分析，是否有因實際負荷過小導致的漏記或計量不準的情況出現，如果出現，則應及時對退補電費進行合理計算和追討。

再次，從工程管理角度看，在電源建設和用戶生產線建設的工期配合上要進行合理安排和優化，加強溝通，避免出現電源已投運而負荷未啟動的情況出現，造成長時間小電流運行，導致計量失準。