电能计量装置 浅析电能计量装置误差原因及控制方法

何 丽 徐 卉 黑龙江省电力有限公司计量中心 黑龙江哈尔滨 150000

【文章摘要】

电能计量装置主要作用是对电力能源的计量,是电力企业使用的重要工具。电能计量装置的准确性影响着电力运营的效益,因此电力企业注重对电能计量装置的误差分析。本文作者通过阐述电能计量装置发展现状,分析当前电能计量装置误差产生的原因及控制方法。

【关键词】

电能计量;误差原因;控制方法

电能计量装置作为电力企业运营的主要工具参与电量统计、电费回收、电网线受损统计等工作,电能计量装置的管理工作成为电力企业的工作重点,必须保证装置的稳定、精准。目前我国电能计量装置发展虽有所进步,但仍存在许多不足。

1 电能计量装置发展现状

随着我国电力行业的迅速发展,电力行业向着网络化的方向发展。我国的电力系统逐渐向着高电压、大容量的方向迈进,自动化发展系统也逐渐得到全国普及,在当前电力高速发展的形式下,电能计量装置也面临着巨大的挑战。电能计量装置作为电力统计、电力经济核算及性能考虑的主要工具,其准确性至关重要。目前,电能表是通用的电能计量装置,如今存在一定的问题。首先,部分高压线关口电量难以计量。由于传统的电能计量方式是将电机出口电量与厂用电量做差,因此电量计量点设在发电机的出口,而高压线侧不能进行电能测量,这也就影响着关口处电量计量的准确性。其次,当前的电表具有三相口,由两个国产元件实现电能感应,这种结构在一定程度上严重影响了电能表的实际应用,其功能上也存在着一定的缺陷。最后,电压互感器二次压降对电表计量来说存在的误差相对较大。

2 电能计量装置产生误差的主要原因

2.1 电能表产品误差

电能表导致的误差主要分为三方面: 首先,电能表负载特性误差。当电能表有电流通过时,功率因数会随着通过电流的大小而有所波动,波动规律呈线性关系, 也就成为电能表的负载特性。通过线性曲线分析可知,负载电流越小产生的误差越大。原因是负载电流较小时,转矩就会很小,当摩擦力矩大于补偿力矩时误差为负。负载电流增大时,工作转矩加大,摩擦误差与非线性误差呈减少趋势,所以综合误差相对较小。其次,电能表产品生产存在误差。电能表在生产过程中使用五类磁钢,这类磁钢锁磁性能强,不容易消磁而且基础性能稳定性高,是控制电能表误差在允许范围内的重要结构部件,是其误差稳定性的可靠保证。一些电能表生产厂家为降低成本,提高利润,对电能表进行不科学的改良设计,使用三类磁钢代替五类磁钢,虽然节约10% 的生产成本,但同时也带来了安全隐患和不稳定因素。即使能够控制电能表误差在允许范围内,当电能表投入使用时也会磁性不稳定,发生消磁现象,导致电能表的阻尼力矩越来越小,导致误差过大。最后,电能表误差过大的原因还和转动装置有关,转动装置中的轴承内的润滑油会随时间而消耗或挥发,机械磨损越来越严重,机械加工件应力不断释放,转动轴杆同心度的误差逐渐增大,电能表的综合误差就会加大。

2.2 电能表使用误差

电能表使用不当的误差是不容忽视的,最常见的使用不当是电能表接线错误,电能表类型不同,其接线方式也不同, 下面介绍几种常见电能表接线错误的情况。第一,单相电能表。这类电能表有两相用电和三相用电两种,电能表的实际用电量是累计电量与相数的乘积。[3] 此时,电能表接线错误的话会导致电能误差成倍增加,在实际应用中的单相电能表在A 相与B 相之间存在负载,若电能表接于A 相, 计量负载时会产生正误差,也就是测量电量比实际电量多。若电能表接于B 相,计量负载时产生负误差,也就是测量电量比实际电量少。当使用三相用电时会由于负载电流分布不均匀导致计量不准确,引起误差较大。第二,三相三线电能表。这种电表是一种配电不平衡电系统,接线失误时易导致电流分配不均,中性点会产生零序电流,该电表无法对零序电流消耗的功率进行统计,就会造成电量计数偏小的误差。第三,三相四线电能表。该电表常出现的接线错误一般分为N 线未接、反相序接线、2 个互感器V 形接线、3 个互感器Y 形接法。首先,当N 线未接通或解除不良时,该电能表的电流负载会不均匀,产生电压偏差导致力矩缩小,每个元件上的电压均会出现电压不平的现象,元件累计电压偏差较大,累计电流偏差更大,最终将引起2% 左右的正负计量误差。其次,三相四线电能表反相序接线存在一定的计量误差。因为电能表内部第 1 个元件组装都是按电源正相序排列, 各元件间的力矩误差也在最小范围。所以,反相序接线时会因缩小了容许元件力矩误差的范围,加大力矩控制的难度,进而增大了误差,该类型接线错误造成的误差在2%-5% 正负荷载左右。再次,2 个互感器 V 形接线。该种接线错误是由2 个电流互感器V 形接线计量三相四线配电系统构成的,A、C 两相电流组合替换B 相电流的方法虽然能够减少电流互感器的使用,但是会造成三相负载偏差的现象,引起约15% 左右的计量误差。最后,3 个互感器Y 形接法是由3 个电流互感器以及一个三相四线电能表构成的,通过电流互感器的公用连接,改变不平衡电流状况。但是这种接法会导致电流相位的改变,产生分流现象,进而引起一定的误差,误差大小视一次负载电流大小与不平衡电流大小而定。

2.3 电能表互感器产生误差

互感器产生误差主要包括以下几方面:第一,准确度等级低。电能表互感器是控制误差的重要装置,其准确度直接影响电能表的准确指标。符合规格的电能表互感器的准确度等级应大于0.2 级,如果小于这个级别则该产品不符合规格。第二, 缺少专用互感器二次绕组。专用于贸易结算的电能表其配置要求有所不同,需要配置专用的互感器二次绕组,该配置的主要作用是适应任何情况下对电量的计量,避免贸易结算出现状况。该配置还能保护电能计量装置,保持其稳定性与精准性。由于我国自主研发力量有限,这种专业配置还不能投入生产,即使生产出来也不符合规格,所以一般的电能表没有此类配置,那么在遇到电压较低,负载不均衡等情况下会影响电能表的精准性。第三,互感器超负荷载压。电能表的互感器的负荷应大于额定负荷的25%,小于额定负荷的100%,如果互感器负载过高或过低都会引起电能计量的准确性。

3 控制电能计量装置误差的有效方法

3.1 保证电能表产品质量

电能表的质量是控制误差的基础,因此要保证电能表质量过关。首先,电能表的负载特性误差是不可避免的,我们能控制的就是根据特性曲线掌握波动频率,控制负载电流和力矩,使其在误差允许范围内。其次,保证电能表各个构件符合标准,磁钢的选择上尽量使用五类磁钢,若有新型磁钢材料更适合电能表的使用,必须经过科学的验证和实践应用方可施行,既要019

实验研究

Experimental Research

电子制作


保证电能表的性能,又要控制好误差范围。电能表产品在使用前要经过严格的验证,保证产品符合规格后再投入使用。最后,电能表要及时护理,电能表内部件要及时检查是否完好,定期添加润滑油保证其正常工作,避免因人为原因引起误差。

3.2 规范电能表的使用方法

电能表在安装和使用过程中,要认真阅读其使用方法规范,保证电能表接线正确。对接入中性点绝缘系统的电能计量装置, 应采用三相三线制电能表, 其 2 台电流互感器二次绕组,宜采用四线连接针对不同的电能表其接线方式也不同。如采用四线连接, 若公共线断开或一相电流互感器极性相反, 会影响计量。所以,电力工程师要严格按照正确的方法进行接线,避免产生较大误差。在现场校验过程中,要考虑单相法中电流互感器负载电流不一致造成的误差,所以,要加强校验的准度。此外,还可在电能表上安装失压计量器,主要作用是对电能表未能记录的失压进行计量,以便对未测量的电压进行追补。

3.3 合理配置互感器

互感器是电能表主要的组成部件,控制互感器的误差也是控制综合误差的重要手段。首先,保证互感器的准确度等级,在生产过程中互感器的材料要求必须严格,这是保证准确度的基础。在合成互感器时使用比差和角差符号相反、大小相同的电压互感器和电流互感器,减少合成误差。其次,添加电压补偿装置。电压补偿装置的作用是控制通过互感器的电压,保证电压的稳定,控制负载在一定的范围内。此外,该装置还能对二次导线电压产生的比差及角差进行补充,增强运行的安全性与可靠性。最后,为互感器配置专业的二次绕组装置,保证互感器在电压过高或过低的情况下保持稳定性。此外,要控制好电流互感器的额定电流,合理配置电流互感器变比。对电流互感器倍率和计量回路进行检测,防止住户安装较大的电流互感器来造成计量误差。检查的重点在互感器一次回路和二次回路短接、换相上是否接错,检查接线是否正确,防止虚接、伪接与二次回路的开断以及换相错接等。

4 结语

综上所述,电能计量装置的准确性非常重要,不仅影响着电力企业的经济效益,还影响着电力资源的管理。电能计量装置产生误差因素较多,其中装置配置和认为因素占主要部分,所以要控制电能计量装置误差需要生产部门,检测部门以及电力施工部门的共同努力。

【参考文献】

[1] 郭琳云,徐志贵,张乐平,尹向根. 高压电能计量装置整体误差校验台[J] 电测与仪表.2010(1).

[2] 罗志坤,腾召胜,连振荣,万全. 基于GPS 的电能计量装置适中测试系统[J]. 仪器仪表学报.2010(7).

[3] 林国英,周尚丽,孙伟明,武少成. 数字化变电站电能计量装置检验技术[J]. 电力系统及其自动化学报.2011(3).