趙 山,許 卓,陳銳民,肖 勇
(廣東電網(wǎng)電力科學(xué)研究院 廣東 廣州 510641)
目前,在10 kV高壓計(jì)量的過程中,采用互感器+電能表的組合方式。由于電力計(jì)量系統(tǒng)中的電流互感器計(jì)量范圍不夠,電能表電流規(guī)格與電流互感器變比不合理會(huì)導(dǎo)致在低負(fù)荷或超負(fù)荷時(shí)計(jì)量失準(zhǔn)造成的漏計(jì)量。在實(shí)際用電的過程中,特別是用電負(fù)荷大、負(fù)荷變化大、季節(jié)性用電及老計(jì)量沒改造的,都會(huì)有漏計(jì)量現(xiàn)象。
目前,我國(guó)現(xiàn)有10 kV高壓電力計(jì)量全部采用高壓電壓互感器+高壓電流互感器+多功能電能表組合起來的裝置構(gòu)成?,F(xiàn)在的傳統(tǒng)高壓電力計(jì)量產(chǎn)品存在如下幾個(gè)弊端:1)由于不能實(shí)現(xiàn)高壓一次側(cè)直接計(jì)量,引入了二次誤差環(huán)節(jié),整體計(jì)量誤差不能統(tǒng)一界定;2)在安全性上難保證,存在電磁諧振的故障發(fā)生;3)運(yùn)行能耗較高,高壓互感器消耗大量的銅、鐵、絕緣材料等資源;4)由于表箱存放于低壓區(qū),難以防止低壓竊電行為;5)戶外安放的互感器耐久性較差,容易老化,通常實(shí)際壽命不到3年;6)不僅互感器和電表的連接安裝十分不便。電能表與電流互感器難以合理匹配選用,導(dǎo)致影響計(jì)量系統(tǒng)準(zhǔn)確性。
目前,對(duì)10 kV計(jì)量裝置沒有采取整體校驗(yàn)的方式,而是采用高壓CT、PT、三相電能表分別單獨(dú)校驗(yàn)。10 kV高壓電力計(jì)量裝置現(xiàn)行管理方法是按電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL448,互感器通常使用0.2級(jí),電能表選用0.5級(jí),二次引線壓降標(biāo)準(zhǔn)要求不超過額定電壓的0.25%,整體的電力計(jì)量裝置的綜合誤差通常是控制在0.75%。
傳統(tǒng)10 kV電能計(jì)量裝置之所以沒有采取整體檢定,一個(gè)重要的原因是由于無法合理確定裝置整體誤差,特別是當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí),對(duì)裝置的誤差影響較大。在DL/T448—2000《電能計(jì)量裝置技術(shù)管理規(guī)程》中,對(duì)電流互感器和電能表的選擇有以下明確規(guī)定:1)TA額定一次電流的確定,應(yīng)保證其在正常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的60%左右,至少應(yīng)不小于30%。2)經(jīng)TA接入的電能表,其標(biāo)定電流宜不超過TA額定二次電流的30%,其額定最大電流應(yīng)為TA額定二次電流的120%左右。直接接入式電能表的標(biāo)定電流應(yīng)按正常運(yùn)行負(fù)荷電流的30%左右進(jìn)行選擇。對(duì)于二次電流為5 A的互感器常常選用1.5(6)A的電能表正是基于此原因。
由互感器工作原理及誤差特性可知,TA一次電流長(zhǎng)期運(yùn)行在低負(fù)荷狀態(tài)(甚至低于5%額定值)或過負(fù)荷狀態(tài)(超過120%額定值),會(huì)導(dǎo)致誤差增大。 下面將針對(duì)低負(fù)荷和過負(fù)荷兩種情況分別分析TA和電能表的誤差變化。
1)TA的變比采用過大,實(shí)際負(fù)荷較小
對(duì)電能表而言:當(dāng)負(fù)荷的二次電流低于啟動(dòng)電流時(shí),電能表無法計(jì)量。當(dāng)I≤0.1Ib時(shí),誤差往往增大,這從檢定規(guī)程對(duì)小電流時(shí)誤差限的放寬可以看出。對(duì)互感器而言:當(dāng)用電處在輕負(fù)荷時(shí),實(shí)際負(fù)荷電流將低于DL448中規(guī)定的TA的一次額定電流的30%,特別當(dāng)負(fù)載電流低到額定電流值的10%及以下時(shí),比差增加,并且是負(fù)誤差。
2)TA的變比采用過小,實(shí)際負(fù)荷較大
對(duì)電能表而言,在實(shí)際電流大于電能表最大額定電流Imax時(shí),由于電能表有一定的過載能力而不會(huì)燒毀,但電能表的負(fù)誤差較大,并隨著過載電流的增加,負(fù)誤差也越來越大,即電能表越來越偏慢。但是由于目前的電子式電能表擁有良好地寬量程特性,使得經(jīng)過互感器進(jìn)入電能表的電流往往不會(huì)超過電能表的最大電流。對(duì)互感器而言,由于電流互感器的過載能力僅僅為額定電流的2~3倍,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電能表的過載能力,導(dǎo)致TA經(jīng)常處于過負(fù)荷運(yùn)行,誤差變大,甚至?xí)龎腡A。
我國(guó)大量的10 kV配電網(wǎng)絡(luò)采用中心點(diǎn)不接地系統(tǒng),普遍采用兩元件法進(jìn)行電能計(jì)量。對(duì)不接地或小電流接地系統(tǒng),由于滿足以下關(guān)系
即其功率或電能S可以通過檢測(cè)AB相、CB相間電壓UAB,UCB和A相、C相電流IA、IC獲得。利用電子式互感器和電能表技術(shù)相結(jié)合研制的三相三線制高壓電能表的原理框圖如圖1所示。主要由A相電能計(jì)量單元、C相電能計(jì)量單元和主控電路部分構(gòu)成。
圖1 高壓電能表原理圖Fig.1 Schematic diagram of high voltage electric energy meter
通過電壓、電流采樣將電壓、電流信號(hào)輸送到電能計(jì)量單元進(jìn)行相應(yīng)的電能運(yùn)算,在電能計(jì)量單元得到的功率和電能并不具備實(shí)際意義,必須經(jīng)過主控電路進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)算、合成得到代表實(shí)際功率和電能的測(cè)量數(shù)據(jù),主控電路同時(shí)還實(shí)現(xiàn)脈沖輸入、電量存儲(chǔ)、顯示等其他功能。
利用高壓電能表的計(jì)量特性,設(shè)計(jì)了一種10 kV高壓線路上變損和線損測(cè)試方法,可以有效測(cè)算互感器的損耗和線路損耗,為科學(xué)、合理選擇電能表與互感器提供技術(shù)支持。
圖2 10 kV高壓線路上鐵損和銅損測(cè)試示意圖Fig.2 Diagramof 10 kV high voltage circuit iron loss and copper loss test
圖2可見,在10 kV高壓線路出口處安裝一塊高壓電能表,在每一支路兩側(cè)安裝一塊高壓表和一塊低壓電能表。當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間以后,通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)表內(nèi)的負(fù)荷記錄,可以得到:
支路1變損電能=高壓表1電能-低壓側(cè)電能表1電能
支路N變損電能=高壓表N電能-低壓側(cè)電能表N電能
各支路變壓器損耗電能之和就是這條線路上的變損。
線路上的線損電能=高壓電能表總電能-高壓表1電能-…-高壓表N電能
通過測(cè)試上述方法可以準(zhǔn)確測(cè)量整條線路上的變損和線損,為合理選擇電能表與互感器變比提供數(shù)據(jù)支持,便于加強(qiáng)線損理論計(jì)算。
文中設(shè)計(jì)了一種基于高壓電能表的10 kV高壓線路上變損和線損測(cè)試方法,通過在10 kV高壓線路出線處和每條支路安裝高壓電能表,可以有效計(jì)算出支路變損、線損以及10 kV線路上的線損,利用這些數(shù)據(jù)可以有效指導(dǎo)互感器變比和電能表電流規(guī)格的選取,也利于線損的計(jì)算和核查。
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