10 kV配電網(wǎng)電能計量方式改進(jìn)

譚飛

(云南電網(wǎng)公司曲靖供電局，云南 曲靖 655000)

1 前言

10 kV電壓等級的配電網(wǎng)在當(dāng)前城市和農(nóng)村電網(wǎng)中應(yīng)用廣泛，配電網(wǎng)的線損和用電管理，在各個電壓等級中難度是最大的。為適應(yīng)各種不同性質(zhì)的用電負(fù)荷，選擇合適的電能計量方式，確保電能計量裝置的準(zhǔn)確性、可靠性，對于電網(wǎng)線損平衡、電量結(jié)算，以及維護(hù)供用電雙方的利益最為關(guān)鍵。10 kV電力系統(tǒng)按接地方式不同分為中性點絕緣和非中性點絕緣兩種方式。中性點絕緣系統(tǒng)屬于三相三線制供電系統(tǒng)，中性點非絕緣系統(tǒng)屬于不完全三相四線制供電系統(tǒng)。根據(jù)規(guī)定，10 kV配電網(wǎng)應(yīng)選擇V/v方式接線，但在實際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)這種計量方式存在一些固有的特點，在10 kV配電網(wǎng)末端計量中會產(chǎn)生較大的誤差，嚴(yán)重影響計量準(zhǔn)確性，以下從工作原理和運行環(huán)境等方面進(jìn)行分析，并提出改進(jìn)措施。

2 兩種電能計量方式比較

2.1 V/v接線方式

中性點不接地系統(tǒng)中，流過中性點的電流為IA+IB+IC=0，IA=－ (IB+IC)，也就是說，任一相電流等于其他兩相相等電流的向量之和。因此，對于中性點不接地方式，電能計量裝置科采用V/v接線方式，即電流互感器TA串接在A、C相上，電壓互感器TV并接在線電壓UAB和UBC上，并配置三相三線制兩元件電能表計量。在兩元件電能表中，第I元件所承受的電壓為UAB，流過的電流為Ia，電壓與電流夾角為30°+φ;第II元件所承受的電壓為UCB，流過的電流為Ic，電壓與電流夾角為30°－φ。三相三線制兩元件電能表功率計算表達(dá)式如:

公式中，φ為功率因數(shù)角。依據(jù)IA+IB+IC=0，在三相負(fù)荷對稱時，IA與IC的數(shù)值相等，V/v接線方式能夠正確計量三相功率。但當(dāng)φ角為60°時，A元件停止計數(shù);當(dāng)φ角大于60°時，A元件倒計數(shù)。V/v接線方式時電能計量裝置接線如圖1所示。

圖1 電能計量裝置V/v接線

2.2 Y/y0接線方式

在中性點不絕緣系統(tǒng)中，電能計量裝置主要采用Y/y0接線方式，如圖2所示。

從圖2中看出，A、B、C三相線路都分別配有電壓互感器和電流互感器，并配置三相四線制三元件電能表計量。三相四線制三元件電能表計量功率表達(dá)式如公式2:

由于采用了分相計量，從以上公式計算原理看，無論在電壓、負(fù)荷是否對稱的情況下，這種方式都能夠正確計量電能。

圖2 電能計量裝置Y/y0接線

2.3 V/v接線方式固有的不足

由于上述10 kV配電網(wǎng)的特點，其在正常運行時，電能計量裝置會由于以下原因會產(chǎn)生電壓不平衡、負(fù)荷不平衡以及功率因數(shù)cosφ變化。

1)高壓側(cè)斷線 (保險熔斷)造成三相電壓不平衡。當(dāng)TV高壓側(cè)某相斷線或保險熔斷時，由于PT還會有一定的感應(yīng)電壓，二次側(cè)對應(yīng)相電壓降低，但不為零，而其余兩相仍為正常電壓，三相電壓和不再為0，因斷相造成三相電壓不平衡，開口三角形處也會產(chǎn)生不平衡電壓，輸出零序電壓。

2)低壓二次斷線 (保險熔斷)造成三相電壓不平衡。當(dāng)TV低壓某相二次斷線或保險熔斷時，熔斷相電壓降低，也不為零，其余兩相為正常電壓，三相電壓和不再為0，但因一次三相電壓平衡，開口三角形不會產(chǎn)生不平衡電壓 (這點也可以作為判斷電壓互感器高壓或低壓保險熔斷的重要判據(jù))。

3)用電負(fù)載不平衡。如上所述，10 kV配電網(wǎng)中用電負(fù)荷的性質(zhì)各異且數(shù)量巨大，特別是公用事業(yè)、居民用電，接入A、B、C三相線路的負(fù)載幾乎都不平衡，甚至是極端不平衡。即使是工廠動力用戶，也經(jīng)常存在三相負(fù)載分配不均的現(xiàn)象。

4)負(fù)載性質(zhì)不同導(dǎo)致功率因數(shù)cosφ變化。目前廣泛使用的電動機(jī)、變頻空調(diào)、節(jié)能燈、調(diào)壓器、整流裝置等負(fù)載，都是電感性質(zhì)，電感越大，有功電流滯后電壓的角度φ就越大，功率因數(shù)cosφ就越小，在電能表上產(chǎn)生的有功功率和力矩也越小，導(dǎo)致電能表慢走甚至停走。

從以上分析可以看出，在10 kV配電網(wǎng)中采用V/v接法的三相三線制電能計量裝置，由于其工作原理的限制，當(dāng)電壓、負(fù)荷不平衡和接入電感性負(fù)載時，電能表將少計量或不計量，使供電企業(yè)蒙受較大的經(jīng)濟(jì)損失，并對線損四分管理造成較大的影響。另外，在實際工作中，V/v接法只能測量線電壓而不能測量相電壓也是它的局限性。

3 結(jié)束語

由于采用了分相計量，無論在電壓、負(fù)荷是否對稱，負(fù)載性質(zhì)是否復(fù)雜 (電感性)的情況下，Y/y0接線方式都能夠正確計量。而且，該接線方式無論是在三相三線或三相四線制回路中，既能測量線電壓也能測量相電壓，應(yīng)用范圍廣闊。

從實踐角度出發(fā)，近年來，10 kV配電網(wǎng)末端計量的電能計量裝置，全部采用了Y/y0接線三相四線制計量方式，計量準(zhǔn)確度高，運行可靠性好，能有效維護(hù)供用電雙方的合法權(quán)益，對電量計收和線損平衡計算也帶來了很好的技術(shù)保證。在各電壓等級的系統(tǒng)變電站里，絕大多數(shù)情況下三相負(fù)載都是平衡的，且電壓波動很小，負(fù)載性質(zhì)單一，V/v接線方式就能發(fā)揮其計量準(zhǔn)確性。同時，V/v接法一次繞組沒有接地，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的時候V/v接線方式不易引起系統(tǒng)諧振，這也是其最大的優(yōu)點。因此，可以在變電站母線側(cè)采用V/v接線方式配置電能計量裝置，以節(jié)省一次投資和運維成本。

［1］DL/T 448－2000.電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程［S］.

［2］電力行業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心.裝表接電 (第2版)［M］.北京:中國電力出版社，2008，11:603.

［3］鄭堯，李兆華，譚金華，等.電能計量技術(shù)手冊［M］.北京:中國電力出版社，2001.

［4］孫成寶，劉多斌.裝表接電 (供用電工人技師培訓(xùn)教材)［M］.北京:中國電力出版社，2005.