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        互感器特性對電能質(zhì)量監(jiān)測和計量影響的研究

        2019-12-19 09:32:57姚堯
        商品與質(zhì)量 2019年5期
        關(guān)鍵詞:電能測量

        姚堯

        國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院 黑龍江哈爾濱 150000

        1 互感器的工作原理

        電流互感器和電壓互感器是兩種類型的變壓器,它們是電能計量中的信息源。變壓器的主要功能有三個:(1)電力系統(tǒng)中一、二次系統(tǒng)的隔離;(2)將高值電壓/電流轉(zhuǎn)換成低值電壓/電流;(3)標(biāo)準(zhǔn)化,將不同的電壓等級和不同的電流大小轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的100V電壓電流或5A、1A電流電壓,從而方便使用。變壓器的結(jié)構(gòu)和原理與普通變壓器相似。它由兩個閉合繞組(一次繞組和二次繞組)組成。繞組匝數(shù)為N和N,分別。電壓互感器的特性與普通降壓變壓器相似。一次繞組與電網(wǎng)平行,二次繞組與二次設(shè)備的電壓線圈平行。電壓線圈的阻抗很高,二次回路相當(dāng)于開路。在運(yùn)行中,為了防止二次回路的短路,經(jīng)常設(shè)置熔斷器和斷路器,以防止元件短路。電流互感器的一次繞組與電力設(shè)備串聯(lián),二次繞組與二次設(shè)備的電流線圈(如電能表)串聯(lián)。電能表的電流線圈內(nèi)阻很小,所以電流互感器相當(dāng)于二次短路運(yùn)行的變壓器。電流互感器的磁通密度一般設(shè)計在0.O8-O.1T范圍內(nèi),磁損耗小。正常運(yùn)行時,建立磁場能量所用的勵磁安培數(shù)相對較小,漏電流在一次安培數(shù)中的比例也為ql-jb,約占0.3-1。勵磁電流匝數(shù)的主要作用是在磁芯中建立磁通量,保證能量從一次側(cè)順利地傳遞到二次側(cè)。變壓器設(shè)備是電能計量的重要組成部分。只有保證一次側(cè)電壓/電流向二次側(cè)順利傳遞,保證一次側(cè)電流與二次側(cè)電流在比例/相位上的一致性,才能保證測量的準(zhǔn)確性。因此,電流互感器及其二次回路對電能數(shù)值測量的精度有很大的影響[1]。

        2 電能計量裝置的誤差來源的分析

        計算裝置主要銷售電能計量裝置,主要用于測量電力企業(yè)和用戶的電能。這是交易的法律證據(jù)。因此,計量結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響交易雙方的公平性和公平性,也直接影響交易雙方的利益。隨著電力技術(shù)的不斷發(fā)展,人們對電能質(zhì)量的要求越來越高,經(jīng)濟(jì)體制也在不斷完善。電能計量精度已成為電力系統(tǒng)的重要組成部分。但在實(shí)際應(yīng)用中,電能計量還存在一些問題,造成電能計量工作中的一些誤差,影響電能計量的準(zhǔn)確性。

        2.1 電能表選型不合理

        通過大量的實(shí)際研究表明,如果用戶的負(fù)載電流發(fā)生較大變化,或?qū)嶋H使用的電流很小,甚至達(dá)不到電流互感器一次額定電流的一半,在這種情況下,長期運(yùn)行會影響測量的精度。如果測量三相四線制功率,三相三線制電度表會產(chǎn)生附加誤差;另外,如果三相負(fù)載不平衡,則中性點(diǎn)有電流,則會產(chǎn)生附加誤差[2]。

        2.2 電能表質(zhì)量問題

        電子式電能表的誤差來源主要有電壓取樣器和電流取樣器。電子式電度表電流取樣器是由錳銅合金板制成的。溫度系數(shù)小,電阻隨溫度變化。它是非線性的。這將導(dǎo)致電子式電度表誤差的溫度效應(yīng)呈現(xiàn)非線性變化性變化。

        3 互感器特性特點(diǎn)對電能表計量的影響

        3.1 電能表

        (1)感應(yīng)式電度表。感應(yīng)式電度表是由交變磁場和感應(yīng)電流相互作用而工作的。這是基于在設(shè)計中考慮的積極選擇。但在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中,諧波含量較高。當(dāng)負(fù)載電壓和電流波形被諧波摻雜時會發(fā)生畸變。畸變波形隨頻率的變化而變化,影響感應(yīng)式電度表中電壓線圈阻抗和轉(zhuǎn)臺阻抗的大小。它不僅改變了電度表的工作磁通環(huán)境,而且還引起了驅(qū)動元件、旋轉(zhuǎn)元件和儀表的工作?;靵y,導(dǎo)致電能測量誤差造成過度損耗。

        (2)電子式電度表。電子式電度表依靠數(shù)字電度表逐步形成數(shù)字、多功能的標(biāo)準(zhǔn)電度表。倍增器是整個電子式電度表的核心部件。電度表采用乘法器實(shí)現(xiàn)電壓、電流測量的計算,從而完成了功率的測量。因此,倍增器的計算精度直接影響到電能表的測量精度。然而,隨著時代的進(jìn)步,電能表內(nèi)部測量方法也逐漸得到改進(jìn),乘數(shù)內(nèi)部測量算法產(chǎn)生的誤差可以忽略不計,不在誤差考慮的范圍之內(nèi)。

        3.2 諧波對感應(yīng)式電度表測量的影響

        感應(yīng)式電度表只能在非常窄的頻率范圍內(nèi)工作,接近50赫茲。當(dāng)接收到的電流、電壓信號為正弦波時,通過電度表內(nèi)部元件的電磁感應(yīng),可以準(zhǔn)確計算流經(jīng)電度表的電能。然而,現(xiàn)代智能電網(wǎng)中含有大量的諧波,電力系統(tǒng)中的電壓、電流波形會受到諧波的畸變。在這種復(fù)雜的情況下,感應(yīng)式電度表的測量精度難以保證,影響到測量精度[3]。

        4 波形對電子式電度表測量的影響

        研究表明,在較寬的頻率范圍(50-2500Hz)內(nèi),電壓傳輸比與標(biāo)準(zhǔn)額定比0.01之間存在誤差。由于電網(wǎng)諧波含量主要為3、5、7次諧波,相應(yīng)的傳動比低于額定傳動比,因此電壓互感器二次側(cè)測得的3、5、7次諧波含量均小于實(shí)際值。在諧波范圍內(nèi),測量用低壓電流互感器的電流誤差均為負(fù),表明二次側(cè)電流小于額定電流。

        變壓器諧波條件下的傳動比修正系數(shù)曲線。根據(jù)修正系數(shù)曲線可以看出,當(dāng)電網(wǎng)電壓和電流流過變壓器時,二次側(cè)電壓和電流的測量值應(yīng)偏離理想值。通過電能表的不準(zhǔn)確信號會導(dǎo)致電能計量出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的誤差,嚴(yán)重影響電力企業(yè)和用戶之間的關(guān)聯(lián)性。

        5 結(jié)語

        隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電能的應(yīng)用越來越廣泛,對電能計量的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。為了保障電力企業(yè)和用戶的合法權(quán)益,電能計量管理人員必須深入了解電流互感器的核心內(nèi)容,深入分析電能計量的影響因素,確保電力的合法權(quán)益和電能計量的準(zhǔn)確性,可以有效提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)電力企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。

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