李娟，王志，劉瑞芳

（1.大唐太原第二熱電廠，山西太原030041；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西太原030001）

降低電壓互感器計(jì)量二次回路壓降提高電能計(jì)量準(zhǔn)確率

李娟1，王志1，劉瑞芳2

（1.大唐太原第二熱電廠，山西太原030041；2.國網(wǎng)山西省電力公司電力科學(xué)研究院，山西太原030001）

降低電能計(jì)量誤差、減少由電能計(jì)量誤差引起的電量損失是發(fā)電廠電氣儀表專業(yè)工作的重點(diǎn)，實(shí)踐證明，形成電能計(jì)量誤差的多種因素中，以電壓互感器二次回路中壓降所產(chǎn)生的誤差最為突出。通過分析電壓互感器二次回路壓降產(chǎn)生的原因，提出降低二次壓降的技術(shù)措施，從而提高電能計(jì)量的準(zhǔn)確率，提高發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

電壓互感器；電能計(jì)量；壓降；空氣斷路器

電能計(jì)量誤差是由多種因素組成，如電能表、電流互感器、電壓互感器的基本誤差，以及電壓互感器二次回路壓降等。通常情況下，電能表、電流互感器、電壓互感器基本誤差均符合國家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，此時電壓互感器二次回路中從互感器出線端子到電能表接線端子之間的電壓降（簡稱為PT二次壓降），會使電壓量的測量產(chǎn)生偏差（小于電壓真值），這時會使電能表所計(jì)量電量產(chǎn)生負(fù)誤差（即少計(jì)電量）。PT二次壓降問題普遍存在于發(fā)、供電企業(yè)中，因此，《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中對二次壓降做出規(guī)定，要求電壓互感器二次回路電壓降不得大于其額定二次電壓的0.2%。

1 電壓互感器計(jì)量回路二次壓降產(chǎn)生的原因

電壓互感器計(jì)量回路二次電壓降是指電壓互感器二次側(cè)接線端子到電能表電壓接線端子之間的電壓幅值和相位角的損失。發(fā)電廠送出線將電能輸送上網(wǎng)，其電壓互感器通常安裝于戶外，其二次側(cè)接線端子位于GIS柜內(nèi)，距離安裝于發(fā)電廠電子設(shè)備間電度表屏的電能表距離較長，且中間經(jīng)過了端子排、空氣斷路器、保險(xiǎn)端子等，因此不可避免地存在回路阻抗。該阻抗包括電纜線芯阻抗、接線端子空氣開關(guān)接觸電阻、保險(xiǎn)絲內(nèi)阻等，二次回路電流流經(jīng)這些阻抗時，自然會產(chǎn)生一定壓降。其中電纜的阻抗占較大比重，因?yàn)殡妷夯ジ衅鞫位芈冯娎|較長，而電纜線芯的截面積大小對其阻抗具有較大影響，為降低二次壓降，《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中對電纜材質(zhì)及截面積做出了規(guī)定，要求互感器二次回路的電纜必須使用銅質(zhì)單芯絕緣線，且連接導(dǎo)線截面積應(yīng)根據(jù)其允許的電壓降計(jì)算來確定，但至少要大于2.5mm2。

2 降低電壓互感器計(jì)量二次回路壓降的措施

電壓互感器二次側(cè)出線端子與電能表接線端子之間的回路阻抗，是接線端子的接觸電阻、保險(xiǎn)絲電阻、二次電纜線阻抗、切換繼電器觸點(diǎn)接觸電阻的總和，減小電壓互感器計(jì)量二次回路阻抗值、減少二次回路中連接部件數(shù)量、使用電壓互感器二次回路專用接線端子及空氣斷路器，能明顯減小電壓互感器二次回路總阻抗，從而降低電壓互感器二次壓降。

2.1 減小電壓互感器二次回路電纜線芯總阻抗

導(dǎo)線電阻R=ρ（L/S），ρ為導(dǎo)線電阻率，取決于導(dǎo)線材質(zhì)，在電氣回路中，通常使用銅質(zhì)導(dǎo)線，因?yàn)槠潆娮杪瘦^低；L為導(dǎo)線長度，S為導(dǎo)線截面積。

由該公式可以看出，導(dǎo)線的電阻與其截面積成反比、與其長度成正比，因此在按合理走向敷設(shè)電纜的同時，應(yīng)盡可能并接多條線芯，以增加電壓互感器二次側(cè)出線端子到電能表接線端子之間的截面積。如果二次側(cè)電纜線芯截面積過小且長度過長，會使二次回路阻值增大，此時即使二次回路中流過的電流很小，二次回路壓降值也有可能超過規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)。因此，采取多芯并接的方法增加電壓互感器計(jì)量回路二次側(cè)電纜線芯截面積是降低二次回路阻抗值的有效方法。

2.2 減小電壓互感器二次回路中各元件之間的接觸電阻

電壓互感器二次回路中有多種電氣元件，如空氣斷路器、保險(xiǎn)絲、電壓端子等。設(shè)備長期運(yùn)行中，由于環(huán)境等多種因素的影響，可能會出現(xiàn)銹蝕、松動等現(xiàn)象，造成回路中接觸電阻增大的問題。因此應(yīng)定期檢查電壓互感器計(jì)量二次回路中各電氣元件的連接是否良好，并做好電阻測定和記錄工作，防止出現(xiàn)因銹蝕、松動等接觸不良情況引起的接觸電阻增大現(xiàn)象。另外，電壓互感器二次回路中，應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)電壓端子、計(jì)量回路專用空氣斷路器，保險(xiǎn)端子也應(yīng)保持接觸面干凈緊密。

2.3 減小流經(jīng)電壓互感器二次回路的電流

電壓互感器計(jì)量二次回路中，不得接有其他專業(yè)電氣元件，如繼電保護(hù)裝置、測量用儀器儀表等，即繼電保護(hù)回路、測量回路與計(jì)量回路分別使用各自專用的電壓互感器二次繞組，減小計(jì)量回路中的負(fù)載電流，也能有效地降低計(jì)量回路二次壓降。《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中對此也做出了相應(yīng)的規(guī)定：“電能計(jì)量配置計(jì)量專用電壓互感器二次繞組，其二次回路不得接入與電能計(jì)量無關(guān)的設(shè)備”。

2.4 取代傳統(tǒng)的熔絲保險(xiǎn)或普通空氣斷路器

用高性能的電壓互感器回路專用空氣斷路器取代傳統(tǒng)的熔絲保險(xiǎn)或普通空氣斷路器。傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲阻值較大，保險(xiǎn)座上下口有時就能產(chǎn)生近1 V壓降，普通空氣斷路器的接觸電阻也較大（通常在0.1～0.2Ω之間）。但出于安全或便于檢修維護(hù)等原因，電壓互感器二次回路中一些電氣元件之間會使用保險(xiǎn)座或空氣斷路器連接，而高性能電壓互感器回路專用空氣斷路器的接觸電阻只有0.01～0.02Ω，用其替代保險(xiǎn)座或普通空氣斷路器，能有效地防止隨著設(shè)備運(yùn)行時間增加而保險(xiǎn)絲發(fā)熱、普通空氣斷路器接觸電阻大等因素造成的阻抗增大的現(xiàn)象。

2.5 定期檢測電壓互感器二次側(cè)壓降

運(yùn)行中的電能計(jì)量回路，由于環(huán)境的多種因素，其二次回路電阻值會發(fā)生變化，因此定期檢查回路各電氣元件的連接情況、定期測試電壓互感器二次壓降，能有效地防止由于壓降超標(biāo)給電能計(jì)量造成的誤差，及時準(zhǔn)確地反應(yīng)電能的輸送。《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定要對運(yùn)行中的電壓互感器二次回路每2年至少要進(jìn)行1次二次壓降測試檢驗(yàn)，測試發(fā)現(xiàn)二次回路電壓降超差時必須及時查明原因并在1個月內(nèi)處理，保證其誤差符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3 減小電能計(jì)量誤差的實(shí)踐

降低電廠各送出線線路電壓互感器二次計(jì)量回路壓降，減小電能計(jì)量誤差的實(shí)踐。太原某電廠共5臺發(fā)電機(jī)組，5條送出線，分別將電能輸送上網(wǎng)至220 kV向陽變電站和220 kV趙家山變電站。各條送出線路關(guān)口電能表均安裝在電子設(shè)備間，距離GIS柜大約300～400m，計(jì)量回路使用專用電壓二次繞組，為提高電能計(jì)量精度，降低電能計(jì)量誤差，每季度定期與山西電科院、太原供電公司共同對送出線電流互感器、電壓互感器、電能表進(jìn)行基本誤差測試，也定期進(jìn)行電壓互感器二次壓降測試。

3.1 電能計(jì)量誤差產(chǎn)生原因分析

由表1可見，在組成電能計(jì)量誤差的因素中，PT二次壓降引起的誤差所占比重較大，接近于《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》規(guī)定。而降低PT二次壓降問題，能使電能計(jì)量誤差有明顯下降。在2012年電壓互感器二次壓降定期測試中，經(jīng)山西電科院檢定，211送出線二次壓降為0.68%，誤差大于規(guī)程規(guī)定，這使解決PT二次壓降問題更加緊迫起來。

3.2 電壓互感器計(jì)量回路二次壓降原因分析及解決方法

由表2可以看出，在產(chǎn)生電壓互感器二次回路壓降的原因中，各條送出線截面積大于《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中“2.5mm2”規(guī)定，回路中端子也使用了電壓回路專用端子，并且保證接觸良好。因此，更換電壓回路斷路器能使回路阻抗減小，提高了關(guān)口電能計(jì)量準(zhǔn)確率。

表1 電能計(jì)量綜合誤差因素分析表

表2 PT二次壓降誤差產(chǎn)生因素分析表

經(jīng)實(shí)際測量，原沈陽東牧電器有限公司生產(chǎn)的DZY1/G3斷路器的接觸電阻為0.151 2Ω，而北京人民電器廠有限公司生產(chǎn)的GMT32/3220計(jì)量回路專用斷路器的接觸電阻只有0.015 09Ω。在二次回路中，電壓經(jīng)過2個空氣斷路器后（如圖1），由于接觸電阻較大，必然形成一定的壓降。

更換為專用空氣斷路器后，單相電阻減少了0.272 2Ω，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際測量壓降減少0.003 6 V。

圖1 二次回路電壓流經(jīng)途徑

3.3 降低PT二次壓降后帶來的經(jīng)濟(jì)效益

以300MW機(jī)組211送出線路為例：電能表2011年全年計(jì)量電量191 158.92萬kW·h，二次電流平均每天2.57 A。壓降減少后，全年可追回電量66 705.869 kW·h。

于是，該廠電氣儀表班將207、208、209送出線電壓互感器二次計(jì)量回路斷路器也相繼進(jìn)行更換，回路阻抗均有所下降，二次壓降有所減少（如表3，圖2），降低了送出線電能計(jì)量誤差，提高了計(jì)量精度。

Reducing Secondary Circuit Voltage Drop and Increasing the Accuracy of Electric Energy M easurement

LI Juan1，WANG Zhi1，LIU Rui-fang2
（1.Datang Taiyuan Co-generation Power Plant，Taiyuan，Shanxi 030041，China；2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Itis important forelectric instrumentdepartment to reduce energymeteringerrorandmitigate electric energy loss caused by theerror.Practice has proved thatamong the variety of factors leading to the energymetering error，the error caused by voltage drop of the transformer secondary circuit is themost prominent one.By analyzing the causes of the voltage drop，technicalmeasures to lower secondary voltage drop are proposed，thereby the accuracy ofenergymeasurement is improved and economic efficiency of power plants is increased.

potential transformer；electric energymeasurement；voltage drop；air circuitbreaker

表3 各送出線二次壓降誤差表

圖2 更換計(jì)量回路專用斷路器前后PT二次壓降誤差對比圖

TM451

A

1671-0320（2014）05-0028-03

2014-06-21，

2014-08-20

李娟（1974-），女，山西介休人，1997年畢業(yè)于武漢水利電力大學(xué)管理系技術(shù)經(jīng)濟(jì)專業(yè)，工程師，從事發(fā)電廠電氣儀表專業(yè)工作；

王志（1974-），男，山西太原人，2009年畢業(yè)于北京理工大學(xué)機(jī)電工程專業(yè)，助理工程師，從事發(fā)電廠電氣專業(yè)工作；

劉瑞芳（1963-），女，山西晉城人，1993年畢業(yè)于山西郵電中等專業(yè)學(xué)校市內(nèi)電話通信專業(yè)，從事交換機(jī)通信及信息維護(hù)管理工作。