提高变电站关口计量装置准确度的分析

提高变电站关口计量装置准确度的分析
摘要：变电站关口电能计量装置是准确计量关口馈线分界点电能量的潮流方向及其使用量的计量装置，它记录的电能量是经济指标核算和线损分析的基础数据，是保证电力市场经济依法准确计量的关键。

文章主要从变电站技改运行过程后出现的实际案例出发，分析了计量装置组成部分的配置、接线要求及管理措施对变电站计量装置测量准确度所造成的影响，阐明提高变电站关口计量装置准确度的建议和改进措施。

关键词：计量装置；电压互感器；容量；电流互感器
1 问题现象和情况分析
1.1 变电站关口计量装置基本状况
目前我公司管辖的有6座110 kV变电站及4座35 kV变电站，部分变电站的设备有一定的老化，变电站时有发生个别电压等级母线电量无法平衡的情况，有些站的某一母线电量长期无法平衡，变电站的关口计量装置设备产权由变电部管理，只有校验工作由营销部计量中心负责，部分关口计量装置是按照旧标准接线，与测控回路共用CT的绕组，没有专用的计量回路，存在CT变比配置不合理的现象较多，目前纳入技术改造的有4个110 kV变电站及2个35 kV变电站，数量较多，现以问题比较集中的35 kV桥兜变电站为例对影响关口计量装置准确度原因的各环节进行分析。

1.2 各部分对关口计量装置准确度影响的分析
变电站关口计量装置由PT、CT、二次回路连接线、多功能电能表等几部分组成，其误差也是由这几部分误差的代数和组成，也就是计量装置的综合误差，其中任何一部分都会影响电能计量的准确度。

①电压互感器与其二次回路连接线的影响。

变电站电能计量装置的PT主要为母线电压互感器，除最近几年来新建的变电站外，大多为计量、保护、通信共用二次回路，而且各段母线出线馈线较多，因此计量回路的二次负载都比较较重。

经对35 kV桥兜变母线历次电压互感器的测试数据比对，发现随着PT二次负载从轻载向重载的变化过程中，其计量误差均随之向负方向变化，当二次负载大于PT额定容量时，准确度已得不到保证，误差已超出了允许的范围，比差为-0.414。

另外因为从安全设计的需要，目前在我公司变电站母线PT二次回路上都有加装熔断器，作为保护用，同时为了实现不间断供电和用电计量及继电保护的需要，在分段单母线的PT二次回路中都加装了开关切换装置也就意味着增加了辅助接点。

从理论上如果连接可靠的辅助接点和熔断器均对电压二次回路电压降的影响不会很大，但因为辅助开关是活动的接点，经多次操作或长期运行后易产生接触不良而造成接触电阻增大，同理熔断器经长时间运行操作后接触电阻增大也会随之增大，在我们现场对桥兜变电站35 kV母线电压互感器进行二次压降测试时，在二次导线截面均为2.5 mm2的情况下，开关辅助接点和熔断器是影响PT二次
压降最主要的因素。

另外影响计量二次压降的另一重要因素是PT的二次负载，在对35 kV桥兜变电站35 kV桥阳线作压降和互感器误差测试分析后，经比对数据后发现由于PT连接的二次负载较重已超过，现场PT的实际二次负载检测的比差达到-0.41%，整个回路二次压降引起的计量误差达到-1.10%（电压互感器的准确度为0.2级）。

②CT对电能计量准确度的影响。

从现场检测的数据显示，在计量二次回路导线线径满足要求的情况下，CT二次负载大都在额定范围内，对计量误差影响程度并不大。

影响CT计量准确度的最主要因素只有一次负载电流的大小的变化。

变电站多数计量装置的CT负载电流一般在额定电流的30%～60%之间，是可满足运行条件的。

但是由于部分继电保护和计量互感器没有独立绕组，采用同一组CT，为了满足保护的需要，采用的CT的变比严重偏大，由于CT的误差变化与负载电流的变化是非线性的，在低负载电流时是往负方向变化的，负荷电流低于20%时误差基本很难达到准确度等级的要求，在负载小于时5%时根据其误差特性，最大允许误差将达到准确度等级的3倍，负载低于5%是其允许误差变化将更大。

虽然，在使用带S级宽负载CT能在一定程度上提高低负载电流时的准确度，但是当负载电流低于额定电流的10%时，由于其误差特性，往往引起的计量误差仍将超过其等级值。

因此当CT变比选择的不合理就出现了大马拉小车的现象，就会引起了较大误差。

如在2012年2月投运的35 kV桥阳线关口计量装置电流互感器在用户申请变更用电时，需把原来CT变比为30/5A的计量点迁移，在原来的计量点把CT变比更换为50/5作为关口考核计量点，在更换过程中，变电站安装人员把一只50/5的电流互感器罗丝孔罗牙拧坏后，由于没在备货，就认为计量点没有计费，擅自把CT变比改为300/5，造成在用户满载时CT实际运行一次电流还不到27 A，使35 kV桥阳线CT长期在低负荷状态下运行，影响了关口计量装置的准确性，造成投入当月35 kV母线电量出现严重不平衡，不平衡率达到20.7%（此不平衡率为改错接后计算所得）。

③电能表选型及使用不当对计量准确性的影响。

在日常运行时，变电站各条馈线的负荷电流变化波动较大，实际的运行电流经常小于CT额定一次电流，长期运行于低载负荷状态下，选用单倍电流的普通低等级的电能表会增加计量误差，随着多功能全电子电能表和智能表的推广，感应式和机电式电能表在变电站的使用已逐渐减少，但是变电站内由于管理不到位，如在对原有的桥阳馈线改造时，更换电流互感器和0.2级的电压互感器后，由于装表人员在更换原来的等级普通机电式电能表，只在原接线方式下把原有电能表接到新的二次回路上使用，造成更造投入运行的母线损平衡达不到要求，一直出现负损耗，计量装置少计了电量，后经计量班现场对各路馈线计量电能表进行误差检测后，对误差综合对对分析后，把原有的普通电能表更换马带S级的多功能电能表后，在第二月后连续几个月的母线损耗计算，损耗电量就恢复到正常的水平，保持在正的0.02%左右，可见电能表的选型对计量准确性影响有多大。

④计量二次回路错误接线产生的误差影响。

由于变电所中电能表都是经CT和PT接入的，在安装接线时，由于二次回路接线较长，很容易发生错误接线，而错误接线绝大部分会造成电能计量装置少计电量。

如2012年2月份，35 kV桥兜变35 kV桥阳线在改造更换电流互感器时，C相CT的二次端子K2接地后，在控缆引出线到RTU测控端子箱内错把K1也接地，造成两点接地与电能表并接二次电流回路的错接线，导致当月35
kV母线电量不平衡达46.24%，对于其他关口表，也有发生极性接反等错接线现象，同样导致母线电量或全站电量严重失衡，可见错接线对计量准确性的影响是最大的。

2 提高关口计量装置准确度的改进措施和建议
①降低电压互感器的二次负载，减小计量误差。

变电站电能计量装置电压二次回路电压降引起的计量误差受电压互感器的二次负载、功率因数、导线截面、接触点等多因素的影响，其中最主要的影响因素是开关辅助接点和熔断器的触点接触不良，由于安全的需要，开关和熔断器必可少，造成了变电站二次电压回路因压降引起的计量误差很难在规程要求的范围内无法避免。

为此，只能通过选用铜质接触底座熔断器或接触点良好的真空开关，并进行周期性维护更换，日常检修中注意对辅助接点锈蚀的清除，以减小二次回路的接触阻值，降低电压互感器的二次负载，减小计量误差。

另外在设计时应准确计算母线PT可能出现的最大二次负载，根据接入的二次负载的情况选择互感器的合适额定容量，确保PT运行二次负载小于额定容量，同时在改造更换电压互感器时应按检定规程的要求送检，以保证新装的互感器误差合格，额定容量满足技术要求，避免因PT二次负载容量不够引起附加的计量误差，提高计量装置的综合误差的准确性。

②合理选择电流互感器的变比。

为确保关口计量装置能准确计量，计费计量装置应设置专用计量用电流互感器或多变比带宽负载的电流互感器，在满足保护要求前提下，应尽量满足计量的条件，设计时充分考虑正常运行时的负荷，选用合理的CT变比，一般实际一次电流尽量保持在CT额定一次电流的5%～120%之间，如果实际一次电量经常处于“大马拉小车”状态时，应考虑CT减容，如果实际一次电流经常出现“小马拉大车”时，则应考虑CT增容。

③合理选择电能表的准确度，改善计量装置的准确性。

从前文分析中可见在变电站，使用带S级的多功能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，为了保证电能计量装置准确地测量电能，必须合理选择更高的准确度等级宽负载的多功能全电子电能表，使用0.2 S级多功能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了整个二次回路的负载，从而减少了二次回路压降和二次回路的故障点，使计量装置的综合误差进一步降低，提高了计量装置的准确性。

④加强计量装置电气安装管理，防止误接线。

误接线对计量装置准确度的影响在所有因素中是最大的，计量误差往往达到百分之几百，由于变电站的测量回路和计量回路由通信、继保、计量多部门管理，责任不清，存在把二次设备随意接入计量回路出现误接线的现象，因此明确继电保护、测量仪表、电能计量各工种关于二次回路的操作管理责任，防止随意接入、改动、拆除、停用计量二次回路，加强电量计量回路的巡视检查，电气安装管理，防止误接线，是提高变电站计量装置准确度的保障。

3 结语
由于变电站馈线回路较多因此往往造成PT二次负载较重、上计量二次回路辅助接点较多、因保护的需要CT大多存在变比不合理的问题，加上管理的复杂性等因素都较大影响了变电站关口计量装置的准确度。

但是只要通过加强对计量装置的全过程管理，安装时严格按照技术规范对计量装置进行选型、把关，按照电能表、PT、CT自身的误差情况进行合理配置，加强对整体计量装置的综合误差管控，及时处理出现的计量故障，就能提高变电站关口计量装置的准确度。

参考文献：
[1] DL/T448-2000，电能计量装置技术管理规程[S].
[2] 吴涛.电能计量装置的计量误差分析方法[J].电测与仪表，2002，（11）.。