电度表的误差

电能计量装置的误差分析与应用设计（转）
2010-06-02 09:04:13| 分类： 默认分类 | 标签： |字号大中小 订阅
张燕萍 马连柏
（天津市电力公司培训中心 天津市电力公司电能计量中心 ）
[关键词] 电能计量装置；计量误差；计量方式；计量配置
1 概述
电能计量工作是电力企业营销管理的基本工作，电能计量装置在电力营销整个工作环节
中起着决定性的作用，能否准确计量影响着电费能否准确回收，国民经济的发展。

计量装置配备的是否合理，安装地点是否合适，计量方式是否准确，计量装置接线是否正确，容量选择是否合适，这些不仅影响着电能计量装置的准确性，同时还可能造成一些安全隐患，本文通过对计量装置的误差分析、现场计量装置应用情况分析，从规范计量装置的应用，减少误差进行分析，并对典型用户的计量装置进行设计使用加以详细说明。

2 造成计量装置失真的因素分析：
影响电能计量装置计量准确度的因素有五点，计量装置质量、计量装置检定质量、计量
装置安装、验收、计量装置配置设计、计量装置管理体制，在这五方面因素中，生产现场比较突出的是计量装置质量、计量装置安装、计量装置配置设计这三方面的影响，下面就主要从这三个方面进行分析。

2.1 计量装置引起的误差分析：
2.1.1 电能表引起的误差：
1）电能表相对误差计算公式为：γ=ho hx-ho
×100%
式中hx-----被校电能表所记录的电能；
ho----电路实际消耗的电能。

根据计算所得到的相对误差，与电能表铭牌上标注的准确度进行比较，若相对误差大
于电能表的准确度，则说明电能表不能准确计量。

2）引起电能表误差的原因： φI
a ．电能表轻载运行：电能表转盘转动时，上、下轴承，
计度器字轮，传动齿轮及蜗杆之间产生摩擦力矩，当轻载运
行时，摩擦力矩相对影响较大，产生负误差。

如图2-2所示
的负载电流与电流工作磁通的关系图可以容易的分析出，轻 图2-1 I
载时，电流工作磁通φI 与I 之间并非完全的线性关系，负载电流I 增加时，φI 缓慢增加，
导致表计在轻载运行时，转盘的转速与实际消耗的电能不成正比，从而形成负误差。

b. 二次压降过大：电能表电压有波动，电压工作磁通与电压之间的非线性关系会引起
附加误差。

当电压降低时，在电压总磁通不变的情况下，非工作磁通相对增加，工作磁通相对减少，导致转动力矩减小，引起负误差。

c. 电能表倾斜对误差的影响：当电能表的安装位置倾斜一定角度时，将会引起附加误
差，原因是驱动元件对上下轴承的侧压力，随着表计的倾斜度增大，摩擦力矩增大，引起负
误差。

国家标准规定，确定电能表基本误差时，0.5级电能表相对工作位置，垂直方向倾斜度不应大于0.5°，其他等级的电能表不应大于1°。

2.1.2 电流互感器的误差：
引起电流互感器误差的原因：
1）电流互感器倍率选择不当引起误差：
当电流互感器工作在小电流时，因磁通密度较低，引起的误差增大，所以在选择互感器容量时，不能选择过大，以避免在小电流下运行。

2）电流互感器二次容量选择不当引起的误差：
接入电流互感器的二次负荷包括电能表电流线圈阻抗、外接导线电阻、接触电阻。

如电流互感器二次回路导线阻抗是二次负荷阻抗的一部分，尤其在用电负荷较大的用户，它直接影响电流互感器的准确性。

根据上述的分析，将互感器误差与一次电流、二次负载之间的变化关系列表为2-3所示。

表2—3 电流互感器误差特性表
2.1.3 电压互感器引起的误差：
在组成电能计量综合误差的各项误差中，电压互感器二次回路压降所引起的计量误差
往往是最大的，由于压降过大，造成少计电量及发供电量不均衡等事例均有出现，故在此详细分析电压互感器二次回路压降引起的计量误差。

1）电压互感器二次导线压降引起的误差计算：
电压互感器的负载电流通过二次连接导线及串接点的接触电阻时会产生电压降，这样加在负载上的电压就不等于电压互感器二次线圈电压，因此产生计量误差。

电压互感器二次回路压降引起计量误差与二次导线的长度、线径的大小、负载的性质以及接线方式有关。

就10kV中应用较多的V形接法为例，假设ab相与bc相的负载均衡，三相的二次导线电阻相等(即R1=R2=R3=R)。

其比差和角差的计算公式为：
1）为了能有效地减少二次压降带来的计量误差，可以用下述方法进行测量后，根据误差大小对计量二次回路加以改造。

用伏安法测量电压互感器二次回路压降的误差：测量工作是在电压互感器二次引下线的端子箱上进行。

用相位伏安表测量电能表的电压：U ab、U cb ,测量电流互感器的一、二次电流：I a、I c ,测量角度：将相位表的电流卡钳按极性先卡住电能表第一元件的电流进线，再将红笔和黑笔分别接触到表尾盒内A、B相的电压端子，测得φab，再将相位表的电流卡钳按极性卡住电能表的第二元件电流进线，以与上述相同的方法测得φcb，然后用上面的公式进行计算。

3）降低电压互感器二次回路压降的方法：
由上面的公式可见，电压互感器二次回路压降所引起的计量误差取决于下述参数：
a.PT二次回路电流I越小，则计量误差的绝对值越小，而减少电流I的办法是直接由PT二次端子单引专用电缆线至各电能表；
b.二次导线R越小，则计量误差的绝对值越小，减少二次导线电阻的办法是加粗二次导线的截面；
c.改变二次回路转换环节。

2.2 生产现场计量装置不合理误差分析：
在生产现场计量装置的不合理状况主要是由于互感器变比选择过大、电能表电流量程小、接线方式不符合技术要求、二次回路线径过细、互感器二次容量选择不合理以及安装上存在的问题，导致计量装置轻则计量不准确，重则有安全隐患。

下面通过几个实际生产中实际存在的几户计量装置不合理现象进行说明。

2.2.1 电流互感器变比选择过大误差分析
某制衣厂，380V电压供电，其用电负荷为260kW配置的电流互感器型号为LQZ-0.5，变比为500/5A，准确度等级为0.5，电能表为三相四线有功表，标定电流为1.5（6）A，其用户负荷的功率因数为0.85。

该用户计算负荷为I=P/Ucosφ=462A，按规定应配置450/5的TA，且该用户全年生产任务并不饱满，负荷电流多数情况下只有100A左右，相当于额定电流的20%，互感器运行长期处于轻负荷运行状态。

根据前面分析的电流特性曲线，运行中的负荷电流相当于额定电流的60%时，互感器的误差最小，几乎为0，当负荷电流等于额定电流的20%时，互感器的比差为±0.75，角差为±45。

属于典型的大马拉小车的现象。

既造成了资源浪费，有使得计量不准确。

2.2.2 接线方式不符合技术要求计量分析：
关于接线方式不符合要求的实际例子比较多，现举一户10kV用户为代表来说明接线不合理的现象，因为在实际运行中，这种计量方式的用户较多，该用户采用的是2台电流互感器共用负极端与电能表的电流线圈的两个负极端共用方式。

这种接线的缺点是：a.导线电阻增加而造成的负误差；b. 如果发现错接线，更改接线时，不容易操作；c.不利于电能计量装置现场校验；d三相负荷不平衡时，电阻增大而引起的负误差，增大线损。

2.2.3 二次回路线径过细误差分析：
例如：某彩板厂，35kV供电，在变压器的高压侧安装计量装置，其三只电压互感器接成Y，yn12接法，负载为不完全三角形接线，二次导线采用1.5mm2的BV塑铜线，长度为150米。

现场用相位伏安表进行测试，其数据为：表2-4
其二次导线电阻为：R=ρS=0.175×150/1.5=1.75Ω
比差为
该用户负荷功率因数为0 .8，其二次导线压降的综合误差为：
0.3 fab－0.02δab＋0.7 fcb－0.0025δcb=－5.72%
电能计量装置综合误差规定为I类用户为±0.7%，Ⅱ类用户为±1.2%，Ⅲ类用户为±1.2%。

可见其误差远远大于规定值，不能准确计量。

3 保证计量装置安全准确运行的措施：
（1）计量装置选型合理：
计量装置能否选型合理，主要从计量装置的准确度、额定容量的选择、互感器的变比
等几个方面进行规范。

1、电能计量装置的分类和准确度等级：
现行的《电能计量技术管理规程》规定，运行中的计量装置按其所计量电能多少和计量对象的重要性分为5类，并对五类用户的计量装置的准确度等级进行了明确规定。

2、确定正确的电能计量方式：
1）计量方式的三种类型：
1）高压供电，高压侧计量(简称高供高计)
供电电压为高压，并且在变压器的高压侧安装计量装置。

所用计量装置为
高压电压互感器(TV):10/0.1kV、35/0.1 kV、110/0.1 kV等；
高压电流互感器(TA)：一次电流/5A，而一次电流的选取，与计算电流的大小有关，同时还要参照用户用电设备容量确定；
电能表：额定电压：3×100V(三相三线三元件)或3×100/57.7V(三相四线三元件)，额定电流：1.5(6)A。

2）高压供电，低压侧计量(简称高供低计)
对于高压供电的用户，原则上应在变压器的高压侧安装电能计量装置，对于用电容量较小的用户，如10kV供电，容量在315kVA及以下者，或如35kV供电，容量在500kVA及以下者，也可在变压器的低压侧计量即高供低计。

所用计量装置为：
低压电流互感器：50/5A，75/5A，100/5A，150/5A，200/5A，250/5A，300/5A等，负荷电流为50A以上时，必须经互感器接入电能表，所以低压电流互感器的倍率最低为50/5A。

电能表：额定电压3×380/220V(三相四线三元件)。

额定电流1.5(6) A。

3）低压供电，低压计量(简称低供低计)
指城乡普遍使用，经10kV公用配电变压器供电用户。

所用计量装置为：
电表额定电压：单相220V(居民用电)，3×380V/220V(居民小区及中小动力和较大照明用电)，额定电流：5(20)、5(30)、10(40)、15(60)、20(80)和30(100)A用电量直接从电表内读出。

10kV受电变压器100kVA及以下为低供低计。

（2）电能计量装置的配置计算公式：
单相计量用户：P=UIcosφ
式中P---用户负荷的大小（kW ）
U---供电电压（kV）
I----负荷电流（A）
COSφ---负荷的平均功率因数
则负荷电流为I=P/Ucosφ
三相计量用户：若已知用户负荷则用公式P=UIcosφ
则负荷电流为I=P/Ucosφ
若已知变压器容量则用公式S=UI
则负荷电流为I=S/U
根据计算的负荷电流选择TA的变比，根据供电电压和计量方式确定TV的变比，此外电能表以及TA、TV的准确度选择、二次容量选择还和用户的用电等级和要求有关。

3、连接导线截面的选择正确。

（1）二次导线截面的计算：电流互感器二次回路的负荷阻抗应在额定二次负荷阻抗的25％～100％范围内。

二次回路负荷阻抗主要包括所有仪表串联线圈的总阻抗、二次连接导线电阻及接头接触电阻。

一般电流二次回路的导线截面积应不小于4mm2。

对于直接接入式电能表，则可根据负荷电流按表3-1选择导线的截面积。

对于电压互感器，我们可以根据如下二次压降的计算公式计算，以便在一定负载下求得已知长度的二次导线截面。

ΔU=K jx PL/U x rS
式中K jx-电压互感器和二次负载的接线系数
P-所有计量仪表并联线路的功率损耗
U x-电压互感器的二次线电压
L-连接电缆的长度
S-连接电缆的截面积
r-电缆导线的电导系数
DL448－98电能计量装置管理规程规定，I类装置的电压互感器二次压降应不大于额定二次电压的0.25％；其它计量装置的电压互感器二次压降则应不大于额定二次电压的0.5％。

电压互感器和二次负载通常采用Yy和Vv型接线。

假定各相负载对称，当接线为Yy时，K jx=3；接线为Vv时，K jx=7。

（2）二次导线截面的规定：
互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。

对电流二次回路，连接导线截面积
应按电流互感器的额定二次负荷计算确定，至少应不小于4mm2, 对电压二次回路，连接导线截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于2.5mm2。

4、电能计量装置的接线设计：
（1）单相电能表的接线方式：
单相电能表的正确接线应为入表线的相线（火线）必须接入电能表第一个接线端子孔（从左到右），只有这样接线，才能保证用户所用负荷电流全部经过电能表的电流线圈，用户所用电量能被准确计量下来。

（2）三相四线有功电能表经互感器式的接线方式：
三相四线电能表的正确接线应为互感器每相电流二次回路与电能表的每相电流线圈独
立形成回路，即3台电流互感器二次绕组与电能表电流线圈之间采用六线连接，每相电压线直接搭接在相线上，即俗称的电压与电流线分开方式接线，零线采用叉接方式（3）三相三线有功、无功电能表经互感器联合的接线方式：
电能表的每相电流元件与互感器每相二次回路单独连接，不采用公共线连接。

电能表一、三电流导线接入接线盒中向上端子孔，电流互感器二次一、三相电流接入接线盒中向下端子孔。

互感器每相负极线应分别单独接地。

4 典型用户计量装置应用设计：
以实例来说明电能计量装置的应用
1、高供高计的用户：例如天津市某制造有限公司，该用户属于大工业用户，主要设备有：为定条机1×150KW，定皮机1×5KW，粉拌机2×200KW，吹风机4×7.5KW等共计840KW，根据用户将来发展需要，需要装设1000KVA配电变压器1台,其计量配置的计算为：计算电流为I=S/U=1000/(×10)=57.7A,
所配电流互感器为75/5A，
所配电能表为DSSD536型三相三线多功能电子表，精确度为0.5S级，脉冲1600imp/KWH，电压3×100V，电流为3×1.5（6）A；
接线方式为电压互感器采用Ｖ型接线，电流互感器二次回路与表之间采用四线制接线，并装设电子负荷管理终端。

结束语
虽然现在规程上对电能计量装置的应用进行了规定，但在实际应用中还可能存在各种情况的不规范的计量方式，仍需要我们所有的用电工作人员共同努力，规范用电计量装置，合理配置，达到准确计量。