方寶霞

摘 要：10 kV配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)中一個(gè)非常重要的組成部分，它會(huì)對電力系統(tǒng)的供電能力產(chǎn)生直接的影響。簡要分析了10 kV配電網(wǎng)的高壓電能整體計(jì)量技術(shù)，希望可以為相關(guān)工作人員提供一些有價(jià)值的參考意見。

關(guān)鍵詞：10 kV配電網(wǎng)；電能；互感器；電表

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

要保證10 kV配電網(wǎng)供電的安全性和可靠性，就要將高壓電能整體計(jì)量技術(shù)應(yīng)用于10 kV配電網(wǎng)中。在10 kV配電網(wǎng)中，傳統(tǒng)的高壓電能計(jì)量裝置組合了多個(gè)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(jì)量接入電度表中。電能計(jì)量的整體準(zhǔn)確度會(huì)受到部分準(zhǔn)確度的影響，還會(huì)受到其他因素的影響，例如現(xiàn)場電壓回路二次壓降等。

1 高壓電能整體計(jì)量方案

由于10 kV配電網(wǎng)屬于小電流接地系統(tǒng)，因此需要將兩元件方法應(yīng)用到電能計(jì)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(gè)絕緣部分。整個(gè)計(jì)量部分可劃分為A相、B相和C相。以A相為例，將電流計(jì)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(cè)C1的基準(zhǔn)電位是A相。在電壓差的作用下，可以向A相計(jì)量模塊直接傳送C1上的電壓，而向B相主控模塊進(jìn)行傳遞的時(shí)候，則需要利用光纖。C相計(jì)量模塊的原理與A相相同，這是因?yàn)樵趯?shí)施該方案時(shí)，需要有機(jī)結(jié)合高壓互感器和電能表計(jì)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(shù)據(jù)，同時(shí)還需要借助于開關(guān)電源，以便高效地轉(zhuǎn)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(jì)量模塊的計(jì)算結(jié)果，并得出各相的功率數(shù)據(jù)?？梢詫r(shí)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(jìn)行儲(chǔ)存。可以利用光纖向低壓終端傳遞信息數(shù)據(jù)。在向信息管理系統(tǒng)傳輸信息時(shí)，利用的是低壓終端的無線通信模塊。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 絕緣設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的10 kV高壓電能計(jì)量裝置要根據(jù)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(zhì)，例如環(huán)氧樹脂、絕緣油等，這樣可以有效保證內(nèi)絕緣的可靠性和均勻性。傳統(tǒng)高壓電能計(jì)量裝置的絕緣結(jié)構(gòu)會(huì)使互感器的體積逐漸增大，這是因?yàn)榻^緣水平在一定程度上會(huì)限制互感器裝置，進(jìn)而損傷到設(shè)備內(nèi)的絕緣性，最終導(dǎo)致在絕緣薄弱的位置發(fā)生相間短路的現(xiàn)象。如果采用高壓電能整體計(jì)量方案，就可以在絕緣設(shè)計(jì)中有效融合電氣一次和二次，然后在電氣一次的側(cè)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(tǒng)高壓電能計(jì)量裝置相比，高壓電能整體計(jì)量裝置會(huì)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(jìn)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(shè)計(jì)

2.2.1 電壓傳感器設(shè)計(jì)

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(lián)應(yīng)用到高壓電容器中，并且將多級內(nèi)串的方式應(yīng)用到電容元件的設(shè)計(jì)過程中，這樣才能使場強(qiáng)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(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。由于溫度和濕度會(huì)影響電容量，因此在設(shè)計(jì)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(qū)的電容，保證分壓比的穩(wěn)定。同時(shí)，還要使用惰性化學(xué)材料來整體封裝電容，避免外部環(huán)境對分壓電容的影響。 2.2.2 電流傳感器設(shè)計(jì)

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

3 高壓電能整體計(jì)量校驗(yàn)方法

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

4 結(jié)束語

上文介紹了一種新的高壓電能整體計(jì)量裝置。該裝置有效地融合了電壓一次和二次，將非傳統(tǒng)式互感器技術(shù)應(yīng)用到信號傳感中，且絕緣設(shè)計(jì)也完全不同于傳統(tǒng)的高壓電能計(jì)量裝置。這些技術(shù)的運(yùn)用提高了高壓電能整體計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度，并降低了高壓計(jì)量裝置的體積和重量。

參考文獻(xiàn)

[1]馮永軍.在35 kV及其以下配電網(wǎng)中宜用“計(jì)量箱”計(jì)量電能[J].計(jì)量與測試技術(shù)，2005（09）.

[2]卜正根，尹項(xiàng)根.高壓電能表的研制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2006（19）.

[3]杜洪文.高壓電能表在智能配電網(wǎng)計(jì)量系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2012（06）.

[4]郭林云，尹項(xiàng)根，胡順.基于高壓電能表的計(jì)量裝置在線校驗(yàn)技術(shù)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2009（12）.

〔編輯：王霞〕