電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)及相關(guān)問題

馬云飛 / 惠州市質(zhì)量計(jì)量監(jiān)督檢測(cè)所

0 引言

能源計(jì)量的核心是能源計(jì)量器具，只有按照GB 17167-2006《用能單位用能器具配備和管理規(guī)則》合理配置計(jì)量器具，并且計(jì)量準(zhǔn)確，才能保證對(duì)企業(yè)的能源狀況進(jìn)行科學(xué)統(tǒng)計(jì)和分析，給企業(yè)的節(jié)能減排工作提供可靠、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

1 電能表的在線校準(zhǔn)

交流電能表為體現(xiàn)企業(yè)用電量的最直觀的終端計(jì)量器具。目前對(duì)于電能表的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)采用電能表在線校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)裝置，在不斷電的條件下，以實(shí)時(shí)的工作負(fù)載，對(duì)電能表的接線、接線誤差進(jìn)行在線校準(zhǔn)。采用的是實(shí)負(fù)荷法，電能表校準(zhǔn)儀的電流回路與被校準(zhǔn)電能表的電流回路串聯(lián)，電能表校準(zhǔn)儀的電壓回路與被校準(zhǔn)的電能表電壓回路并聯(lián)，在電網(wǎng)的實(shí)際電壓、電流、功率因數(shù)下，比較得出被校準(zhǔn)交流電能表校準(zhǔn)點(diǎn)的誤差。

電能表在線校準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)在于：

1）避免了企業(yè)拆裝電能表而引起的停產(chǎn)和所產(chǎn)生的拆裝耗費(fèi)勞動(dòng)力。

2）在線校準(zhǔn)更能反映電能表在實(shí)際工作條件下，能否保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。實(shí)驗(yàn)室中校準(zhǔn)好的電能表基本誤差都較小，但在實(shí)負(fù)荷下，由于計(jì)量方式的不合理、運(yùn)行方式的改變、選型不符合要求、電壓互感器二次回路電壓降過大、接線錯(cuò)誤等，造成的計(jì)量誤差可能達(dá)到百分之幾百。

3）為電能表的量值溯源提供方便、節(jié)省時(shí)間。

2 企業(yè)電能計(jì)量

2.1 現(xiàn)狀

GB 17167-2006主要將能源計(jì)量的配備和管理分為用能單位、主要次級(jí)用能單位、主要用能設(shè)備3級(jí)，并對(duì)這3級(jí)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)管。實(shí)際情況中，電能表作為電能基礎(chǔ)設(shè)備在企業(yè)內(nèi)部處處可見，從企業(yè)輸入端到生產(chǎn)部門、生產(chǎn)線、重點(diǎn)用能設(shè)備都配備了各種類型的電能表。但是大部分企業(yè)由于對(duì)能源計(jì)量理解不深入、重視不夠，僅對(duì)出入端的電能總表進(jìn)行計(jì)量，而忽視了各級(jí)用能單位里的電能表的計(jì)量準(zhǔn)確、安全、溯源。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)問題

首先現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)由于本身校準(zhǔn)方法的限制受到以下幾個(gè)因素的影響，給工作的開展帶來了一定的困難。

1）實(shí)際負(fù)載過小，功率因數(shù)低。國(guó)家規(guī)范要求在負(fù)載電流不低于電能表標(biāo)定電流的10%和功率因數(shù)不低于0.5時(shí)，才能現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，否則數(shù)據(jù)無法保證準(zhǔn)確。

2）電能計(jì)量設(shè)備陳舊，接線不便?，F(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)儀需配備了鉗形電流互感器，并且接線時(shí)也要注意線路本身陳舊造成的開路風(fēng)險(xiǎn)。

3）現(xiàn)場(chǎng)溫差過大，電壓偏離額定值超過±10%。主要出現(xiàn)在生產(chǎn)線第一線。

3 電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

3.1 校準(zhǔn)結(jié)果

在2013年對(duì)本地區(qū)20余家重點(diǎn)耗能企業(yè)的電能表進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，共500多只。校準(zhǔn)結(jié)果顯示計(jì)量不準(zhǔn)比例為12%，見表1。

表1 電能表校準(zhǔn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

不難看出，導(dǎo)致企業(yè)電能計(jì)量不準(zhǔn)的主要原因?yàn)榻泳€錯(cuò)誤和電能表本身超差。而除去電能表本身質(zhì)量問題約占4成以外，因?yàn)榻泳€錯(cuò)誤、選型不合適等其他原因造成的計(jì)量失準(zhǔn)達(dá)到了6成，這6成在實(shí)驗(yàn)室檢定過程是沒辦法發(fā)現(xiàn)其計(jì)量問題的，只有通過現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)才能發(fā)現(xiàn)這些影響因素，判斷電能表實(shí)負(fù)荷條件下的誤差情況。因此電能表的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)很有必要。

3.2 問題

通過現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，找出計(jì)量失準(zhǔn)問題的因素并分析實(shí)際案例。

針對(duì)常見的三相三線制與三相四線制電能表出現(xiàn)的計(jì)量是否準(zhǔn)確的問題，歸結(jié)為從接線方式和電流這兩方面進(jìn)行判別。

首先是接線方式：對(duì)于三相三線制電能表，經(jīng)過互感器接入，考慮到互感器極性正確和無斷線時(shí)，由6種電壓接線和8種電流接線可組成48種接線。其中電壓為正相序的接線方式24種，只有一種接線方式正確：IaUab、IcUcb；電壓為反相序的接線方式為24種，只有一種接線方式正確：IcUcb、IaUab。另外可根據(jù)它們的余弦函數(shù)值(x1)和(x2)，求出A，C相的功率因數(shù)角分別為φa= arccos（x1）-30°、φc= 30° - arccos（x2）。判斷正確的條件為φc= ±10°= φa。對(duì)于三相四線制電能表，相對(duì)簡(jiǎn)單，只要任一相的電流極性相反，相電壓和相電流的夾角大于90°即可視為出現(xiàn)錯(cuò)誤。

其次是電流判斷條件：對(duì)于三相三線制電能表，電流不平衡度設(shè)定為Ibd＞ 15%，其中Ibd= [（IC- IA）/IC]×100%。通過檢測(cè)電流的不平衡度，可以監(jiān)測(cè)電流互感器本身工作情況和二次回路是否有開路或有兩點(diǎn)接地現(xiàn)象。而對(duì)于三相四線制電能表，以三相中的最小項(xiàng)Imin和最大項(xiàng)Imax，其中Ibz=（Imin/ Imax）×100% = 75%，超出這個(gè)范圍就有可能是電流回路出現(xiàn)被分流或者兩點(diǎn)接地的現(xiàn)象。

3.3 案例

3.3.1 案例一

某冶煉廠，其電能計(jì)量裝置采用了三相三線制電能表?，F(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置顯示其Uab與Ia之間的余弦夾角值為0.562，故A相的功率因數(shù)角為φa= arccos（0.562）-30° = 25.81°，超出了 10°的范圍，經(jīng)過檢查，A相電流接反。

3.3.2 案例二

某水泥廠，采用高供低計(jì)的接線方式，三相四線電能表經(jīng)過互感器接入。電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)電流分別為Ia= 1.751 A，Ib= 1.725 A，Ic= 1.046 A，則對(duì)于電流進(jìn)行驗(yàn)算，有Ibz= 1.046/1.751×100% = 59.73%，低于70%的判斷條件，發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過檢查，C相互感器變比選擇錯(cuò)誤，及時(shí)更正后計(jì)量正常。

4 結(jié)語

電能表的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)在能源計(jì)量和企業(yè)內(nèi)部計(jì)量控制中都有很重要的作用。針對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)工作中存在的不足，未來的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是一方面開發(fā)精度更高的標(biāo)準(zhǔn)器（目前的標(biāo)準(zhǔn)器大多只能校準(zhǔn)0.5級(jí)及以下的電能表），完善校準(zhǔn)設(shè)備的安全防護(hù)措施；另一方面對(duì)規(guī)程規(guī)范進(jìn)行不斷更新和修訂，針對(duì)原JJF 1055-1997 《交流電能表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范》的不足，盡快推出比較完善的新國(guó)標(biāo)，以便更好地開展能源計(jì)量工作。

[1]遼寧省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. JJF1055-1997[S]. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社, 1997.

[2]上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局. JJG(滬)49-2007[S]. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社, 2007.

[3]全國(guó)交流電量計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJG596-1999[S]. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社, 1999.

[4]全國(guó)電磁計(jì)量技術(shù)委員會(huì). JJG307-2006[S]. 北京：中國(guó)計(jì)量出版社, 2006.

[5]吳江宏, 陸國(guó)權(quán), 周登錦, 易國(guó)賢. CA6140電能表在線校準(zhǔn)與節(jié)能減排[J]. 節(jié)能, 2012, (7)： 44-47.

[6]張莉, 郭冬冬. 在線檢測(cè)三相電子式電能表運(yùn)行情況的分析[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì), 2012, (23)：82-83+87.