趙 山，許 卓，陳銳民，肖 勇

（廣東電網(wǎng)電力科學(xué)研究院 廣東 廣州 510641）

目前，在10 kV高壓計(jì)量的過程中，采用互感器+電能表的組合方式。由于電力計(jì)量系統(tǒng)中的電流互感器計(jì)量范圍不夠，電能表電流規(guī)格與電流互感器變比不合理會導(dǎo)致在低負(fù)荷或超負(fù)荷時(shí)計(jì)量失準(zhǔn)造成的漏計(jì)量。在實(shí)際用電的過程中，特別是用電負(fù)荷大、負(fù)荷變化大、季節(jié)性用電及老計(jì)量沒改造的，都會有漏計(jì)量現(xiàn)象。

1 傳統(tǒng)10 kV高壓電力計(jì)量裝置

目前，我國現(xiàn)有10 kV高壓電力計(jì)量全部采用高壓電壓互感器+高壓電流互感器+多功能電能表組合起來的裝置構(gòu)成?，F(xiàn)在的傳統(tǒng)高壓電力計(jì)量產(chǎn)品存在如下幾個(gè)弊端：1）由于不能實(shí)現(xiàn)高壓一次側(cè)直接計(jì)量，引入了二次誤差環(huán)節(jié)，整體計(jì)量誤差不能統(tǒng)一界定；2）在安全性上難保證，存在電磁諧振的故障發(fā)生；3）運(yùn)行能耗較高，高壓互感器消耗大量的銅、鐵、絕緣材料等資源；4）由于表箱存放于低壓區(qū)，難以防止低壓竊電行為；5）戶外安放的互感器耐久性較差，容易老化，通常實(shí)際壽命不到3年；6）不僅互感器和電表的連接安裝十分不便。電能表與電流互感器難以合理匹配選用，導(dǎo)致影響計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確性。

目前，對10 kV計(jì)量裝置沒有采取整體校驗(yàn)的方式，而是采用高壓CT、PT、三相電能表分別單獨(dú)校驗(yàn)。10 kV高壓電力計(jì)量裝置現(xiàn)行管理方法是按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL448，互感器通常使用0.2級，電能表選用0.5級，二次引線壓降標(biāo)準(zhǔn)要求不超過額定電壓的0.25%，整體的電力計(jì)量裝置的綜合誤差通常是控制在0.75%。

2 電能表與電流互感器合理選擇

傳統(tǒng)10 kV電能計(jì)量裝置之所以沒有采取整體檢定，一個(gè)重要的原因是由于無法合理確定裝置整體誤差，特別是當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，對裝置的誤差影響較大。在DL/T448—2000《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中，對電流互感器和電能表的選擇有以下明確規(guī)定：1）TA額定一次電流的確定，應(yīng)保證其在正常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的60%左右，至少應(yīng)不小于30%。2）經(jīng)TA接入的電能表，其標(biāo)定電流宜不超過TA額定二次電流的30%，其額定最大電流應(yīng)為TA額定二次電流的120%左右。直接接入式電能表的標(biāo)定電流應(yīng)按正常運(yùn)行負(fù)荷電流的30%左右進(jìn)行選擇。對于二次電流為5 A的互感器常常選用1.5（6）A的電能表正是基于此原因。

由互感器工作原理及誤差特性可知，TA一次電流長期運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)（甚至低于5%額定值）或過負(fù)荷狀態(tài)（超過120%額定值），會導(dǎo)致誤差增大。 下面將針對低負(fù)荷和過負(fù)荷兩種情況分別分析TA和電能表的誤差變化。

1）TA的變比采用過大，實(shí)際負(fù)荷較小

對電能表而言：當(dāng)負(fù)荷的二次電流低于啟動電流時(shí)，電能表無法計(jì)量。當(dāng)I≤0.1Ib時(shí)，誤差往往增大，這從檢定規(guī)程對小電流時(shí)誤差限的放寬可以看出。對互感器而言：當(dāng)用電處在輕負(fù)荷時(shí)，實(shí)際負(fù)荷電流將低于DL448中規(guī)定的TA的一次額定電流的30%，特別當(dāng)負(fù)載電流低到額定電流值的10%及以下時(shí)，比差增加，并且是負(fù)誤差。

2）TA的變比采用過小，實(shí)際負(fù)荷較大

對電能表而言，在實(shí)際電流大于電能表最大額定電流Imax時(shí)，由于電能表有一定的過載能力而不會燒毀，但電能表的負(fù)誤差較大，并隨著過載電流的增加，負(fù)誤差也越來越大，即電能表越來越偏慢。但是由于目前的電子式電能表擁有良好地寬量程特性，使得經(jīng)過互感器進(jìn)入電能表的電流往往不會超過電能表的最大電流。對互感器而言，由于電流互感器的過載能力僅僅為額定電流的2～3倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電能表的過載能力，導(dǎo)致TA經(jīng)常處于過負(fù)荷運(yùn)行，誤差變大，甚至?xí)龎腡A。

3 10 kV高壓電能表原理

我國大量的10 kV配電網(wǎng)絡(luò)采用中心點(diǎn)不接地系統(tǒng)，普遍采用兩元件法進(jìn)行電能計(jì)量。對不接地或小電流接地系統(tǒng)，由于滿足以下關(guān)系

即其功率或電能S可以通過檢測AB相、CB相間電壓UAB，UCB和A相、C相電流IA、IC獲得。利用電子式互感器和電能表技術(shù)相結(jié)合研制的三相三線制高壓電能表的原理框圖如圖1所示。主要由A相電能計(jì)量單元、C相電能計(jì)量單元和主控電路部分構(gòu)成。

圖1 高壓電能表原理圖Fig.1 Schematic diagram of high voltage electric energy meter

通過電壓、電流采樣將電壓、電流信號輸送到電能計(jì)量單元進(jìn)行相應(yīng)的電能運(yùn)算，在電能計(jì)量單元得到的功率和電能并不具備實(shí)際意義，必須經(jīng)過主控電路進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算、合成得到代表實(shí)際功率和電能的測量數(shù)據(jù)，主控電路同時(shí)還實(shí)現(xiàn)脈沖輸入、電量存儲、顯示等其他功能。

4 10 kV高壓線路上變損和線損測試方法

利用高壓電能表的計(jì)量特性，設(shè)計(jì)了一種10 kV高壓線路上變損和線損測試方法，可以有效測算互感器的損耗和線路損耗，為科學(xué)、合理選擇電能表與互感器提供技術(shù)支持。

圖2 10 kV高壓線路上鐵損和銅損測試示意圖Fig.2 Diagramof 10 kV high voltage circuit iron loss and copper loss test

圖2可見，在10 kV高壓線路出口處安裝一塊高壓電能表，在每一支路兩側(cè)安裝一塊高壓表和一塊低壓電能表。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間以后，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測表內(nèi)的負(fù)荷記錄，可以得到：

支路1變損電能=高壓表1電能－低壓側(cè)電能表1電能

支路N變損電能=高壓表N電能－低壓側(cè)電能表N電能

各支路變壓器損耗電能之和就是這條線路上的變損。

線路上的線損電能=高壓電能表總電能－高壓表1電能－…－高壓表N電能

通過測試上述方法可以準(zhǔn)確測量整條線路上的變損和線損，為合理選擇電能表與互感器變比提供數(shù)據(jù)支持，便于加強(qiáng)線損理論計(jì)算。

5 結(jié) 論

文中設(shè)計(jì)了一種基于高壓電能表的10 kV高壓線路上變損和線損測試方法，通過在10 kV高壓線路出線處和每條支路安裝高壓電能表，可以有效計(jì)算出支路變損、線損以及10 kV線路上的線損，利用這些數(shù)據(jù)可以有效指導(dǎo)互感器變比和電能表電流規(guī)格的選取，也利于線損的計(jì)算和核查。

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