计量用电压互感器二次回路改造设计.

计量用电压互感器二次回路改造设计

一、前言

电能是一种商品，随着电力企业走向市场，电能计量误差正越来越受到电力客户及供电公司的重视。电压互感器的二次负荷电流通过连接导线至电能表的接线端会产生压降，这样加在电能表接线端的电压就不等于电压互感器二次线圈的端电压，因而产生了测量误差。这个误差即为电压互感器二次压降误差。它所引起的误差大多是负误差，使得供电公司的利益受到严重的损失。

二、概述

电能计量装置的综合误差是由电压互感器的合成误差、电流互感器的合成误差、电能表的误差、电压互感器二次压降导线引起的计量误差所组成的。其中，电压互感器二次压降所引起的误差往往是最大的，是电能计量综合误差的主要来源。由于压降过大，造成少计电量以及发供电量不平衡，线损出负数的事例均有出现。所以，电力部门对电压互感器二次回路压降作了严格的规定，根据DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》的规定，对于I、II类用于贸易结算的电能计量装置中电压互感器二次回路压降应不大于额定二次电压的0.2%，其它计量装置应不大于额定二次电压的0.5%。目前，我公司所属部分老变电所的二次压降均严重超标，2002年，我公司先后对部分变电所进行了计量用电压互感器二次回路改造，通过改造，大大减少了电能计量综合误差。本文介绍了在改造过程中的一些经验以及在改造过程中遇到一些问题的解决方法。

三、改造前状况

3.1变电所现状

我公司所辖220kV变电所3座，110kV变电所11座，35kV变电所14座。其中，较老的220kV 变电所2座，如莲塘变建成于1985年，宁国变建成于1982年，110kV变电所7座（如郎溪变、广德变），35kV变电所12座。大部分变电所计量用电压回路都是和保护、指示仪表公用一组电压二次绕组，且安装于现场的电压互感器离装设于保护室的电能表距离较远，之间的二次连接导线较长，电缆线径也只有2.5 mm2。回路中间还接有闸刀辅助接点、空气开关等，造成二次负荷电流较大，由此引起的二次回路压降也较大。

3.2电能表现状

在这些变电所中,I类电能表有17只,占I类电能表总数的80.9%；II类电能表有52只,占II 类电能表总数的80%。这些变电所建成的较早,电能表多采用的是机械式电能表,其电压线圈有一定的电阻。当数量较多时，会使回路阻抗增大，导致压降增大。

3.3改造前压降测试情况

通过以往的测试数据表明，部分老变电所的二次压降均严重超标。

变电所名称开关名称测试结果标准要求

郎溪变电所 #1主变301开关 -0.95% 不大于额定二次电压的0.2%

郎溪变电所 #2主变302开关 -0.98%

郎溪变电所 #1主变101开关 -0.68%

郎溪变电所 #2主变102开关 -0.67%

广德变电所 #1主变301开关 -0.78%

广德变电所 #2主变302开关 -0.84%

广德变电所 #1主变101开关 -0.76%

广德变电所 #2主变102开关 -0.64%

旌德变电所 #1主变101开关 -0.88%

旌德变电所 #2主变102开关 -0.85%

旌德变电所 #1主变301开关 -0.48%

旌德变电所 #2主变302开关 -0.37%

绩溪变电所 #1主变301开关 -0.77%

绩溪变电所 #2主变302开关 -0.63%

绩溪变电所 #1主变101开关 -0.37%

绩溪变电所 #2主变102开关 -0.38%

四、改造设计方案

4.1电压互感器二次回路接线改造

通过对以上压降超标的变电所计量二次回路的检查发现，其电压互感器二次回路是采用传统的接线方式。即电能计量装置与保护、指示仪表等共用一个回路，该回路一般都要经过以下几个环节：熔断器、电压互感器刀闸辅助接点、二次电缆、各配电单元母线侧闸刀辅助接点、最后再经二次电缆送至控制屏、保护屏和计量装置，其中要两次经过刀闸辅助接点，多次通过端子排转接。二次回路走向复杂且需要很长的电缆，而这些老变电所使用的一般都是2.5mm2的普通控制电缆，这就使二次回路的电阻变得很大，从而导致二次压降超标。（见图一）

如果将电能计量装置在电压互感器附近就地安装，二次回路压降将降到最小值，但是受现场环境条件影响限制，因为电压互感器大都安装在室外，室外的温度、湿度相对变化较大，这一较大的变化对电能表将产生附加误差同时也使电能表的寿命缩短。

结合现场时实际情况，通过加装一只中间继电器来解决计量电压二次回路与保护、指示仪表回路共用的问题。接线图原理见图二：

图一：改造前电压二次回路

图二：通过加装中间继电器实现回路单独分离

首先，将电压互感器端子箱内的三相保险更换为快速空气开关，从快速空气开关的下端头直接将I、II母三相电压引至电度表屏内，在电度表屏内加装一只中间继电器和快速空气开关，快速空气开关的安装目的是方便在电度表二次回路上检修和试验工作。从电压互感器端子箱内快速空气开关的下端头引入电压是防止在电压互感器一次侧工作二次侧反送电。I、II母三相电压通过中间继电器转换后接至电度表屏内的屏顶小母线，再分别接至每条电度表电压回路。正常情况下，每条线路用各自所在母线的电压。为了便于I、II母电压的相互切换，中间继电器的启动线圈通过在中央信号继电器屏内的电压切换中间继电器的常开接点来启动，线圈的正负电源从中央信号控制屏内引入。在保护回路电压切换的同时，QJ的常开接点闭合，启动电度表屏内的中间继电器的线圈。这样，无论在I母或是II母电压互感器转检修的情况下，每条线路的电度表始终都有电压。

电度表屏内的快速空气开关选用的是天津梅兰日兰MWY-11型开关，这种空气开关自身带有一付常开接点，利用这付接点可以监控计量电压二次回路的失压。当计量电压二次回路有短路情况，可以通过这付常开接点引至中央信号控制屏，发出计量电压二次回路断线信号，便于运行值班人员及时发现。

中间继电器选用的是上海继电器厂DZ-32B型、六常开接点DC220V的中间继电器，每个接点并联后控制相电压，这样可增加触点容量，减少接触电阻。

4.2电压互感器二次回路电缆改造

在DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》中规定：互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电压二次回路，连接导线的截面积应按允许的电压降进行计算确定，至少应不小于2.5mm2。

按照DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》的规定，在改造过程中，将从电压互感器端子箱至电度表屏内的电压电缆敷设为6mm2控制电缆，电度表屏内的二次布线也全部更换为6mm2单股铜芯线。

4.3电压互感器二次回路其它设备改造

老变电所大多采用的是感应式机械表，有的线路因为有正反向计量，所以需要安装四块机械表，即正向有功、无功表和反向有功、无功表。这种机械式电能表其电压线圈有一定的电阻，当电度表的数量较多时，也会使电压二次回路阻抗增大。采用全电子多功能电能表，可以解决一部分二次压降超标。全电子多功能电能表由电流传感器，电压传感受器，A/O传感器、CPU、LCD、电源等部份组成。CPU实时分析处理输入的电流、电压数据，用分时计量正、反有功电量、无功电量，进行时段控制、失压监视等。用全电子式多功能电能表取代感应电能表，可以充分利用其多功能特点，将机械式电能表的正反向计量合为一体，即四合一电度表，从而大大降低二次负载，可使电压二次回路压降明显减少。

在改造过程我们也发现，电压二次回路的端子排也是影响压降超标的因素之一。电度表屏内的电压端子都是老式的DB-2型端子排，电压端子的接线头全部裸落在外部，时间长了大多氧化生锈且容易松动，增大了接触电阻。我们采用了进口的菲灵克斯端子排，这种端子排表面采用了防氧化措施，且接线采用内接式，从而从根本上解决了因接线端头裸露在外部造成氧化生锈的问题。

五、改造后取得的成效

通过上述方法的改进，我们对改造后计量电压二次回路的压降重新测试，测试接果根本上达到了DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》的规定，即对于I、II类用于贸易结算的电能计量装置中电压互感器二次回路压降应不大于额定二次电压的0.2%，测试接果如下：变电所名称电能表整改前测试结果整改后测试结果标准要求

郎溪变电所 301# -0.95% -0.18% 不大于额定二次电压的0.2%

郎溪变电所 302# -0.98% -0.196%

郎溪变电所 102# -0.68% -0.22%

郎溪变电所 101# -0.67% -0.24%

广德变电所 301# -0.78% -0.19%

广德变电所 302# -0.84% -0.17%

广德变电所 101# -0.76% -0.086%

广德变电所 102# -0.64% -0.12%

旌德变电所 101# -0.88% -0.28%

旌德变电所 102# -0.85% -0.21%

旌德变电所 301# -0.48% -0.076%

旌德变电所 302# -0.37% -0.084

绩溪变电所 301# -0.77% -0.18%

绩溪变电所 302# -0.63% -0.14%

绩溪变电所 102# -0.37% -0.096%

绩溪变电所 101# -0.38% -0.087%

通过整改前和整改后的测试结果比较,我们可发现其PT计量二次回路压降大幅度下降,我们又统计了郎溪变电所、广德变电所、绩溪变电所、旌德变电所的2002年全年的用电量,计算出年流失电量，并进行了经济效益分析:

2002年四个变电所年用电量的统计表

变电所电能表年用电量

(万KWH) 整改前年损电量

(万KWH) 整改后年损电量

(万KWH) 损失电量差额

(万KWH)

郎溪变301# 5025.699 47.74 9.04 38.7

郎溪变302# 7382.276 72.34 14.46 57.88

郎溪变101# 1497.88 10.035 3.59 6.445

郎溪变102# 3833.552 26.068 8.43 17.638

广德变301# 4269.11 33.299 8.11 25.189

广德变302# 3647.117 30.635 6.20 24.435

广德变101# 214.752 1.632 0.184 1.448

广德变102# 7260.142 46.464 8.71 37.754

绩溪变301# 1282.023 9.87 2.30 7.57

绩溪变302# 2.072 0.013 0.0029 0.0101

绩溪变101# 5449.084 20.706 4.74 15.966

绩溪变102# 230.74 0.853 0.221 0.633

旌德变301# 29.292 0.14 0.022 0.118

旌德变302# 2548.938 9.43 2.14 7.29

旌德变101# 18.516 0.162 0.051 0.111

旌德变102# 3218.581 27.35 6.75 20.6

合计 45909.774 336.737 74.550 261.89

我们把上表合起来用柱状图画出,就是:

四个变电所年损失电量柱状图

通过比较,我们可以看出,整改以后,以上的几个变电所的电能表一年要挽回261.89万千瓦时的电量损失,如果按均价0.385元/度计算, 一年要挽回1008276.65元的经济损失