浅谈如何提高计量装置的准确度

浅谈如何提高计量装置的准确度
儋州供电局——赵山章电能计量的准确度关系到发供用各方利益，备受关注。

作为计量工作者，要树立准确为先，可靠为重的理念。

为贯彻海南电网公司关于开展“四分”线损管理活动的精神，以及全面落实《县供电企业电能损耗规范化管理验收标准》，对线损工作实施过程控制、精细管理，我局在建立、健全各项线损管理制度及考核办法的同时，重点加强了计量装置的准确度管理。

全面分析计量装置准确度方法及其降损措施。

一、影响电能计量准确的的因素
衡量电能计量装置准确性的标准是综合误差。

综合误差越小，说明计量装置的准确度越高，反之，综合误差越大，计量装置的准确度则越低。

计量装置的综合误差由三部分组成，即电能表误差，TA、TV合成误差，TV二次导线压降引起的误差三者的代数和。

综合误差大的原因主要有以下具体技术原因，应引起足够的重视和注意。

1、电压互感器及其二次回路的影响
（1）变电站侧电能计量装置的电压互感器主要是为母线电压互感器。

除近几年新建或经改造的变电站外，有些计量、测量共用，加之每段母线出线较多，因此其二次负载较重。

同时为保证安全生产的需要，在电压互感器二次回路上都加装了熔断器，而为实现不间断供电、连续计量及继电保护的需要，在单母线分段的电压互感器二次回路中都加装了切换装置——辅助接点。

理论上辅助接点和熔断器对电压二次回路电压降的影响不大，但由于辅助接点是活动接点，经多次操作或长期运行后易产生接触不良或锈蚀而引起接触电阻增大；熔断器经长时间运行后也易锈蚀，接触电阻增大也很明显。

在我们现场压降测试时发现，在二次导线截面符合要求的情况下，辅助接点和熔断器产生接触不良或锈蚀是影响二次压降的主要因素。

这里举个在我们实际工作中的例子进行分析。

列一：南石变电站35kV II段进行压降和现场互感器误差测试分析后，发现由于电压互感器二次负载较重，按现场实际二次负载检定的比差达到-0.40%（电压互感器的准确度为0.2级），整个回路二次压降引起的计量误差达到-1.00%。

根据计量人员提供的
数据，在与现场变电站工程工区协同配合改造，通过将计量电压互感器专用绕组，取消熔断器和打磨辅助接点，增大二次回路截面（由2.5mm2增至4.0mm2），后，电压互感器比差降到了-0.10%；二次压降的计量误差降到了-0.18%。

从这例子中我们可以看到二次负载对计量误差的影响，同时对回路压降也产生影响，而回路中辅助接点的锈蚀程度、熔断器的质量是影响二次压降的主要因素，
电压二次回路电压降引起的计量误差是一个变化误差，它受电压互感器的二次负载、功率因数、二次回路导线截面、接点等因素的影响，其中主要因素是辅助接点和熔断器的锈蚀程度。

正是由于二次回路电压降引起的计量误差很难长期保证在规程要求的范围内。

为此，在选用铜质接触底座熔断器或空气开关，并进行周期性更换，检修中注意对辅助接点锈蚀的消除或使用真空开关是减少二次压降的关键。

（2）不能正确根据二次负载选择电压互感器的额定容量，由于电压互感器的二次负载超过其额定容量而引起的计量误差同样明显，有的甚至超过了二次压降的影响，关于这方面的情况我们用下面的实例分析。

列二：35kV那大变电站10kV为单母线供电运行方式，原来使用的每个组别额定容量为50VA的三相电压互感器，互感器误差和其二次回路电压降引起的计量误差在合格范围内。

2005年由于雷击致坏，新购置的电压互感器未送检就进行了更换。

更换后AB 和CB电压仅为97V左右，明显低于正常值。

计量人员现场测试其电压二次回路电压降误差分别为0.075%和0.064%。

由此分析，计量误差只能是由电压互感器误差引起。

在将感应式电能表更换为全电子电能表并拆除备用回路的电能表后（数量由原来的16只降为7只），电压升至100.4V和101.2V，恢复正常。

由于未能检定电压互感器，不知道互感器误差具体情况，但我们不难分析得出结论：同样是三相电压互感器，原互感器的额定容量AB和CB互感器分别为50VA，而更换后的互感器为整台的额定容量，单只的额定容量仅为25VA。

再分析二次负载变化情况：感应式电能表本身消耗量为3VA，由于有、无功型号分别相同，且在同一段母线上运行，所以每只互感器的二次负载接近50VA（忽略二次回路占用容量），远远超出了更换后互感器的额定容量；更换为全电子电能表后，每只电能表元件自身功耗为3.5VA（电能表型号DSSD132，厂家资料，以下类同），合计
每只互感器的二次负载为24.5VA，能满足要求。

从这例可以看出，由于电压互感器额定容量不足，二次负载较重，超出其额定容量致使互感器误差严重偏大，因此在设计时应准确计算电压互感器可能出现的最大二次负载，并根据二次负载的情况选择互感器的额定容量，确保二次负载小于额定容量，更换前替换的电压互感器应按要求送检，以确保互感器合格和其额定容量符合要求，从而避免因电压互感器容量不够而引起的附加计量误差
2、电流互感器的影响
从现场检定的结果显示，在二次回路导线满足要求的情况下，电流互感器二次负载一般都在额定范围内，对计量误差影响不大。

影响准确度的主要因素为负载电流。

变电站多数计量装置的负载电流是满足运行条件的（在额定电流的30~100%之间）。

但也有相当部分电流互感器的变比严重偏大，负载电流不到额定的5%.由于电流互感器的误差随负载电流的变化不是线性的，在低负载电流时负方向变化特别明显，低于20%时就有可能使误差达不到准确度等级的要求，在负载为5%时根据其技术指标，其最大允许误差可为准确度等级的3倍，负载低于5%其允许误差将更大。

所以，虽然使用宽负载电流互感器能在一定程度上提高低负载电流时的计量准确度，但在负载电流低于额定电流的10%时，引起的计量误差仍可能超过等级值。

在变电站，绝大多数情况是计量、保护共用一组电流互感器不同级别的线圈，考虑到保护短路容量的需要，所以变比选择得相对较大。

为确保计量装置能准确计量，就需要相关部门尽力协作，精确计算，以选择最佳变比。

对计费计量装置在满足保护要求前计量装置应设置专用计量用电流互感器或多变比通过二次接线能改变变比的电流互感器。

一般情况下应选择使用宽负载电流互感器。

3 电能表的影响
随着多功能全电子电能表的推广，感应式和机电合一电能表在变电站和个别用户的应用比例逐渐减少，但仍有一定数量。

使用感应式或机电合一的电能表由于表功耗大，使电压互感器二次负载相对较重，从而使计量装置电压二次回路压降增大和电压互感器误差增大，影响了计量装置准确度，造成了计费计量装置因计量不准而漏计电量。

与感应式电能表比较，多功能全电子电能表具有更高的准确度（0.2S、0.5S、1.0级）；在功
能上，具有正反有功、四象限无功、分月记录电量、最大需量、失压记录等功能，并可根据需要，设置其他功能，其所提供的数据信号和脉冲信号具有很高的准确性，这些都是感应式电能表或机电合一电能表所无法达到的。

使用多功能全电子电能表不仅能提高表计自身的准确度，特别是在低负载时的准确度。

而且由于用表数量少而大幅降低整个二次回路的负载，从而提高互感器的准确度，减低二次压降和减少二次回路的故障点，提高整个计量装置的准确度。

在变电站和用户使用多功能全电子电能表对降低电压二次回路电压降和电压互感器二次负载的效果十分明显。

4、接线方式影响
目前局内变电站35KV及以下出口及高压用户计量方式多为三相三线计量方式，在三相三线制电路中，不论对称与否，均可以使用两元件电能表计量三相三线负荷电量，只需两块TA即可实现三相电能计量，因此三相两元件电能计量方式具有接线简单、成本低的特点，多数户外高压计量箱多采用该计量方式。

但该计量方式存在以下缺陷：
1、在三相二元件电能表中，A相元件的测量功率为：Pa=UabIacos(30+Φ)。

若在A 相与地之间接入电感性(空载电焊机之类)负载，此时，电能表将出现：①当三相负载电流较小时，负载电流Ifa与电感电流IL叠加后使总电流Ia与Uab的相角差大于90°，电能表反转。

；②当三相负载电流较大时，负载电流Ifa与电感电流IL叠加后使总电流Ia与Uab的相角差小于90°，电表转速变慢；③而当三相负载电流为零时，Ia与Uab 的相角差等于120’电能表反转。

2、在三相二元件电能表中，C相元件的测量功率为Pc=UcbICcos(30-Φ)。

如果在C 相与地之间接入电容，则电流Ic超前电压Ucb。

与A相接入电感负载的原理类似，电能表有可能出现转速变慢、停转、甚至反转。

3、因三相二元件电能表只有A相元件和C相元件，B相负载电流没有经过电能表的测量元件，若在B相与地之间接入单相负载，此时电能表对单相负载就完全失去了计量。

以上是电压互感器及其二次回路、电流互感器、电能表对计量准确度的影响，而这方面却往往被忽略，我们针对上述问题对我局计量装置进行全面改造，最终达到提高计
量准确度，降低电能损耗的目的。

二、提高计量装置准确度的措施
1、由于变电站供电具有的枢纽性质，决定了出线回路较多、电压互感器二次负载较重、二次回路通过辅助接点、电流互感器存在变比不合理的问题这些现象都将影响计量准确度。

但是只要我们在设计时注意计量装置的选择，按照DL 448-2000中之有关要求，合理配置计量器具的型式、电压等级、额定电流、最大额定电流以及准确度等级。

严把质量关，运行中加强周检和测试跟踪误差变化，及时解决出现的计量问题，同样能使计量装置保持较高的准确度。

2、变电站出口计量新建或改造应依据DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》取消电压互感器二次回路辅助接点，对35kV以上的选用铜质接触底座熔断器或空气开关，并进行周期性更换，35kV及以下的不装设熔断器或空气开关，二次电缆直接接入电能表，为彻底解决电压互感器二次负载过重问题，我们以电子式代替传统机械式电能表，由于电子表单块功耗小于机械式电能表，电能表数量减少了一半，二次负载减少50%以上，TA、TV二次回路连接导线线径须按规程配置，尽可能降低其二次回路阻抗。

如TA 二次回路导线线径不小于4mm2，不要经中间环节转接。

TV二次回路导线截面不小于
2.5mm2，且长度尽可能短，这样其二次回路压降才会减小。

3、用户高压计量装置，多数采用户外柱上安装方式，与变电站出口相比，二次电压、电流回路距离比较短，TA、TV所带负载较少，压降基本符合规程要求，但是部分计量箱运行时间较长，电表箱内安装的接线端子锈蚀严重且采用压片式连接，接触电阻增大造成计量不准，为此我们应取消部分老化的接线端子，安装采用符合规定要求的联合接线盒螺钉直接压接式连接，减少了接触电阻，二次回路导线一律采用4平方铠装电缆，大大减少了电压二次回路压降及TA二次负载，提高了计量准确度。

4、选用高精度的TA，其准确度级别须在0.2S级及以上。

同时根据TA、TV的误差，合理组合配对，使互感器合成误差尽可能小。

配对原则是尽可能配用TA和TV的比差符号相反，大小相等，角差符号相同，大小相等。

这样，互感器的合成误差基本可以忽略，只需根据互感器二次压降配合电能表本身误差作调整，便可最大限度降低计量装置综合
误差。

5、采用正确的计量接线方式。

接入中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相三线电能表，其2台TA二次绕组与电能表之间宜采用四线连线，即不共用接地的极性线。

对接入非中性点绝缘系统的电能计量装置，采用三相四线电能表，其3台TA二次绕组与电能表之间宜采用六线连接。

我们对采用三相二元件电能表计量方式的用户，在配变二次侧安装了一只三相四线多功能电能表的计量装置做参考，可以有效地防止窃电现象的发生。

6、选用数字化计量装置。

数字化计量装置运用光学和电子学原理的测量方法，经过发展，能够克服相关问题，成为最有发展前途的一种电能计量方法。

（1）电子式互感器。

电子式互感器是采用磁光、电光变换原理或由无铁芯线圈构成的新型互感器，它包括电流（电压）传感器、传输系统、二次转换器，具有模拟量输出或数字量输出。

相对于传统的电磁式互感器，电子式互感器有明显的优点：1）在高电压、大电流的测量环境中，光纤或光介质是良好的绝缘体，它可以满足高压工作环境下的绝缘要求；2)没有传统电流互感器二次开路产生高压的危险，以及传统充油电压、电流互感器漏油、爆炸等危险；3）不会产生磁饱和及铁磁共振现象，它尤其适用于高电压、大电流环境下的故障诊断；4）动态范围大，能在大的动态范围内产生高线性度的响应；5)整套测量装置结构紧凑、重量轻、体积小。

（2）数字电能表。

数字电能表是一种适用于数字化变电站的专用电能表，相比于传统的表计，其运用光学和电子学原理的测量方法，能够提高准确度、稳定度。

1）其优点是：精度稳定，不受温度、湿度、磁场等环境因素的影响；2）电能表不受一次设备电磁环境影响，电表具有更好的电磁兼容性能；3)具备通信数据分析功能，对由于通信而丢失的数据进行容错处理，保证电量计量准确；4）具有通信异常事件记录，便于事件追溯；5）工作电源独立，减少了从取电带来的计量误差。

三、结语
综上所述，电能计量装置是由电流互感器、电压互感器、电能表以及连接互感器和电能表的二次回路组成的统一整体，影响电能计量准确度的因素很多，若能在工作中合理配置计量装置及采用正确计量方式，切实降低二次压降，适当采用数字化计量装将有
效提高电能计量准确度，维护发供用各方利益。