電能計(jì)量裝置故障因素分析及防范措施

雷國盛

（廣東電網(wǎng)公司珠海供電局，廣東 珠海519100）

1 故障因素分析的必要性

深入分析電能計(jì)量裝置的故障因素具有以下3個(gè)層面的必要性：（1）客戶利益層面。電能計(jì)量裝置是供用電雙方關(guān)系的紐帶，其計(jì)量精確度水平和管理水平不僅是電力企業(yè)健康發(fā)展的關(guān)鍵，更是保障電力用戶合法利益的關(guān)鍵。如果計(jì)量裝置出現(xiàn)問題，就會對用戶用電產(chǎn)生不利影響，還可能導(dǎo)致用戶遭受經(jīng)濟(jì)損失。因此，將電能計(jì)量裝置故障因素分析透徹并實(shí)施一系列預(yù)防措施，盡量避免故障或盡可能降低故障率，確保計(jì)量精確度，在保障電力用戶權(quán)益的同時(shí)也體現(xiàn)了現(xiàn)代供電企業(yè)的社會責(zé)任感。（2）電力公司效益層面。正如天平之于買賣雙方的重要性一樣，電能計(jì)量裝置保證了電力交易的公平公正性，電力公司對電網(wǎng)建設(shè)的投資均需通過電費(fèi)的形式進(jìn)行資金回收，以保證企業(yè)正常穩(wěn)定發(fā)展。因此，電能計(jì)量裝置的良好運(yùn)作，在減少電能損失的同時(shí)更對提升電力公司效益起到了積極的推動(dòng)作用。另外，根據(jù)電力公司的精細(xì)化管理要求，電能計(jì)量裝置故障因素細(xì)化分析是一項(xiàng)重要的工作。（3）電力公司社會形象層面。電力公司社會形象的建立是一個(gè)逐步的過程，其涉及方面眾多，但其中最關(guān)鍵的因素之一便是提供準(zhǔn)確的計(jì)量方式，保證電力用戶的合法利益，避免因計(jì)量問題陷入與電力用戶的糾紛之中，進(jìn)而影響電力公司的社會形象。

2 諧波因素的分析及防范措施

2.1 諧波對電能計(jì)量裝置的影響分析

諧波對電能計(jì)量裝置的影響主要由有功功率不為0和響應(yīng)特性2方面構(gòu)成，本文根據(jù)諧波的固有特點(diǎn)，只對單一諧波源進(jìn)行分析。

2.1.1 諧波源的負(fù)荷功率

如圖1和圖2所示，其中P1和P2分別是諧波源的實(shí)際有功損耗和基波有功功率，P為電網(wǎng)供給諧波源的有功功率。

圖1 典型供電系統(tǒng)

圖2 供電系統(tǒng)等值圖

可以得到P1＋P2＝P，假設(shè)P2轉(zhuǎn)化為Px注入電網(wǎng)，則有：

式中，Ix為諧波源注入電網(wǎng)的第x次諧波電流；Rx為諧波源在電網(wǎng)側(cè)的等值電阻；Ux為諧波源在母線上產(chǎn)生的x次諧波電壓；φx為Ux和Ix的夾角。

這樣諧波源負(fù)荷總功率較基波功率多出一個(gè)Px，不僅污染了其所注入的電網(wǎng)，更會造成電能計(jì)量裝置少計(jì)的情況。

2.1.2 非諧波源的負(fù)荷功率

從上述分析可以得到，基于母線諧波電壓的影響，非諧波源負(fù)荷功率中由于少了一部分有功（Px），因此非諧波源對電網(wǎng)造成污染時(shí)會導(dǎo)致電能計(jì)量裝置出現(xiàn)多計(jì)的情況。

2.2 諧波對電能計(jì)量裝置影響的防范措施

綜合上述分析，只有通過諧波抑制和治理，消除諧波功率Px，才能從根本上消除因諧波造成的電能計(jì)量裝置故障。但是完全消除諧波在實(shí)際工作中困難較大，故可采取以下防范措施：（1）加強(qiáng)技術(shù)監(jiān)督和用電稽查。諧波接入電網(wǎng)都是有限值的，但經(jīng)過一段時(shí)間諧波源可能會無節(jié)制地?cái)U(kuò)大，這時(shí)就需要通過技術(shù)監(jiān)督和營銷稽查加強(qiáng)對諧波源的管理，確保諧波接入符合接入方案要求。（2）督促裝設(shè)消諧裝置。通過消諧裝置的裝設(shè)在最大程度上降低諧波對電能計(jì)量裝置的影響，并減少對電網(wǎng)的污染。（3）對電能計(jì)量裝置應(yīng)用比例誤差校正方法?，F(xiàn)階段的研究發(fā)現(xiàn)，可以利用電能計(jì)量裝置的比例誤差校正方法較好地消除諧波帶來的計(jì)量誤差，這里不再贅述。

3 過負(fù)荷因素的分析及防范措施

3.1 過負(fù)荷對電能計(jì)量裝置的影響分析

3.1.1 過負(fù)荷對電能表的影響

（1）感應(yīng)型電能表。對于感應(yīng)型電能表，當(dāng)負(fù)荷電流高于額定電流時(shí)，隨著負(fù)荷電流的增大，鐵芯電流值會接近飽和，這樣就增大了裝置誤差曲線率，從而造成電能表計(jì)量故障。（2）全電子式電能表。對于全電子式電能表，當(dāng)負(fù)荷電流超過表計(jì)額定電流10%以上時(shí)，會出現(xiàn)負(fù)方向的誤差。隨著表計(jì)中負(fù)荷電流的增大，電流互感器就會隨之接近飽和，加大誤差曲線率，從而造成電能表計(jì)量故障。

3.1.2 過負(fù)荷對二次回路的影響

由于導(dǎo)線的特性，其阻抗會隨著溫度的升高而增大。在過負(fù)荷的情況下，電流回路中各觸點(diǎn)的溫度要比導(dǎo)線溫度增大得快且高一點(diǎn)，這樣接觸電阻隨著溫度的升高也會增大得快一點(diǎn)，從而使二次回路的阻抗增大。根據(jù)有關(guān)測試數(shù)據(jù)，環(huán)境溫度為40℃左右，回路有4個(gè)以上觸點(diǎn)時(shí)，長度為100m、截面為4mm2的銅導(dǎo)線的回路阻抗將增加0.4Ω左右，即二次負(fù)載增加10VA左右，對二次負(fù)載為30VA、0.2級的電流互感器，其誤差將增加－0.06%左右。由此可以看出，過負(fù)荷對二次回路的影響較大。

3.1.3 過負(fù)荷可能造成接線端子損壞

目前表計(jì)接線端子處基本為銅鋁過渡狀態(tài)，該類接觸比較容易發(fā)熱，過負(fù)荷電流的流過將使其溫度升高十分迅速，容易引起接線端子損壞，從而導(dǎo)致電能計(jì)量裝置工作狀態(tài)不佳。

3.2 過負(fù)荷對電能計(jì)量裝置影響的防范措施

根據(jù)過負(fù)荷類型及根源，建議采取以下防范措施：加強(qiáng)把控設(shè)計(jì)關(guān)，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程設(shè)計(jì)；選擇合理的TA電流以及TA的二次容量；安裝匹配的無功補(bǔ)償裝置；選擇合適的表計(jì)。

4 雷擊因素的分析及防范措施

4.1 一起雷擊事件

某企業(yè)在一場雷雨過后發(fā)現(xiàn)其電能表出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為表計(jì)有時(shí)正轉(zhuǎn)有時(shí)反轉(zhuǎn)。通過現(xiàn)場測試進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，表計(jì)在有正常負(fù)荷時(shí)正轉(zhuǎn)但較慢，而在輕載或空載時(shí)反轉(zhuǎn)。后經(jīng)過拆卸檢查發(fā)現(xiàn)，表計(jì)內(nèi)部電壓線圈絕緣被擊穿。從這一事件可以看出，如果雷擊過電壓擊穿表計(jì)元件，必然會造成表計(jì)故障。

該類現(xiàn)象較多集中在水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)耕作以及一些關(guān)口的電能計(jì)量裝置上發(fā)生，主要原因是該類電能計(jì)量裝置周邊環(huán)境空曠，較易引雷，而雷擊形成的過電壓或感應(yīng)電壓會造成絕緣擊穿，引起計(jì)量裝置故障。

4.2 雷擊對電能計(jì)量裝置影響的防范措施

（1）根據(jù)低壓線路有關(guān)技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，宜采取絕緣子針腳接地，防止雷擊過電壓事故擴(kuò)大，燒毀連接在線路上的其他設(shè)備。（2）應(yīng)按照規(guī)定裝設(shè)避雷器或防浪涌裝置，防止電能計(jì)量裝置被雷擊過電壓燒毀。（3）用電管理部門應(yīng)加強(qiáng)對電能計(jì)量裝置的例行檢查和用電稽查，在特殊天氣應(yīng)安排巡查，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，以防出現(xiàn)電能計(jì)量裝置故障。

5 結(jié)語

綜上所述，本文通過對諧波因素、過負(fù)荷因素以及雷擊因素的深入分析，介紹了這3類因素帶來的電能計(jì)量裝置故障，并針對各類因素的特點(diǎn)和成因，給出了一些防范措施。當(dāng)然，如果出現(xiàn)了電能計(jì)量裝置故障，除了采取必要的措施外，還應(yīng)當(dāng)及時(shí)啟動(dòng)電量追補(bǔ)工作，減少因計(jì)量問題造成的經(jīng)濟(jì)損失。希望本文的內(nèi)容能為電能計(jì)量裝置的故障因素分析和防范提供借鑒。

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