輕載線路電能表產(chǎn)生反向無(wú)功的原理

摘 要 當(dāng)架空輸電線路處于空載熱備用或輕載運(yùn)行（對(duì)于s級(jí)電能表、電流互感器，輕載一般指TA額定電流1%及以下的負(fù)荷）狀態(tài)時(shí)，事實(shí)會(huì)存在線路相間及對(duì)地會(huì)產(chǎn)生容性充電功率，其大小與電壓等級(jí)及線路長(zhǎng)度成正比。同時(shí)通過(guò)TA，TV及TV二次回路進(jìn)行計(jì)量時(shí)相位發(fā)生了偏移，對(duì)電能表的無(wú)功計(jì)量電量造成了影響決定了電能表無(wú)功走字的正反方向。

【關(guān)鍵詞】容性充電功率 無(wú)功走字 電能表 相位

1 現(xiàn)場(chǎng)案例

垞城電力公司200KV升壓站有垞趙4921，4922兩條出線，經(jīng)過(guò)同一架空桿塔到供電公司變電站。由于生產(chǎn)原因機(jī)組長(zhǎng)期停運(yùn)，同時(shí)部分廠用設(shè)備仍在運(yùn)行。運(yùn)行抄表人員發(fā)現(xiàn)在機(jī)組停運(yùn)期間本側(cè)關(guān)口電能表經(jīng)常出現(xiàn)反向無(wú)功功率輸出。本側(cè)關(guān)口電能表為0.2S級(jí)多功能電子式電能表，電能表分別取線路TA的三相電流和220kv母線TV三相電壓進(jìn)行計(jì)算。表1為用電狀態(tài)下輸出反向無(wú)功的日期表。

2 反向無(wú)功計(jì)量原因的初步分析

2.1 無(wú)功計(jì)量原理

電能表的四象限，如圖1所示。

2.2 反向無(wú)功計(jì)量產(chǎn)生的原因分析

由本單位運(yùn)方可知，本廠電能表產(chǎn)生反向無(wú)功計(jì)量的可能性有以下幾種情況：

（1）電力系統(tǒng)的無(wú)功過(guò)補(bǔ)償；

（2）電能表的計(jì)量接線有誤；

（3）CT或PT計(jì)量的相位偏移；

（4）空載或輕載線路中的電容電流；

（5）并聯(lián)回路的環(huán)流影響。

首先確認(rèn)本廠的高低壓設(shè)備均無(wú)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，然后經(jīng)過(guò)認(rèn)真檢查確認(rèn)線路的電能表接線正確無(wú)誤。其次由于兩條線路每次均同時(shí)出現(xiàn)反向無(wú)功計(jì)量現(xiàn)象，排除因?yàn)椴⒙?lián)回路的環(huán)流影響。因此初步判斷可能因?yàn)榈谌N及第四種原因?qū)е碌姆聪驘o(wú)功計(jì)量。

3 關(guān)于反向無(wú)功計(jì)量的分析計(jì)算

3.1 電容電流對(duì)反向無(wú)功計(jì)量的影響

僅對(duì)220KV升壓站內(nèi)4921線路進(jìn)行建模分析。4921線路全長(zhǎng)34.0203km，導(dǎo)線型號(hào)為2xLGJ300/25雙分裂鋼芯鋁絞線，正序電抗0.35Ω/km，正序電納 2.98 x10_f7（Ω · km）。線路模型如圖2所示：用戶側(cè)即為機(jī)組全停的本廠側(cè)；

在忽略線路絕緣子漏電與電暈放電的影響下，線路的二端口網(wǎng)絡(luò)表達(dá)式為：

通過(guò)式（1）式（2）可知，輸電線路的始端電壓、末端電壓與用戶電流大小及功角均存在一定的關(guān)系。當(dāng)4921線路空載運(yùn)行或者輕載運(yùn)行，線路電阻以發(fā)熱的形式損耗有功功率，線路電抗以在線路周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)的形式損耗無(wú)功功率。另外因?yàn)榫€路電壓的關(guān)系，輸電線路的并聯(lián)導(dǎo)納支路相當(dāng)于向輸電系統(tǒng)提供了感性的無(wú)功功率。所以當(dāng)4921線路不長(zhǎng)而且負(fù)載很小時(shí)，在忽略掉線路電阻與線路電感的損耗后，影響反向無(wú)功計(jì)量的主要因素就只剩下由線路電壓決定的并聯(lián)導(dǎo)納消耗的容性無(wú)功功率。這時(shí)當(dāng)負(fù)載端消耗的感性無(wú)功功率小于線路并聯(lián)導(dǎo)納產(chǎn)生的感性無(wú)功功率時(shí)，會(huì)在受電端與用電端的出現(xiàn)均向系統(tǒng)輸送無(wú)功功率的情況。

初步判斷：因?yàn)榭蛰d或輕載線路在電壓作用下客觀存在的容性充電電流，受到電壓等級(jí)以及線路長(zhǎng)度的影響，在理論上會(huì)出現(xiàn)電能表的反向無(wú)功計(jì)量。

3.2 TA或TV計(jì)量的相位偏移對(duì)反向無(wú)功計(jì)量的影響

3.2.1 TA影響反向無(wú)功計(jì)量的分析

根據(jù)圖3可知，因?yàn)殡娏骰ジ衅魇芾@組阻抗和激磁電流的影響，一次電流與二次電流會(huì)產(chǎn)生相位誤差。電流互感器的誤差是由比值誤差f1與相位角誤差δ1共同構(gòu)成，相位角誤差δ1等于二次側(cè)電流反向后與一次側(cè)電流的相角差。當(dāng)δ1為負(fù)值時(shí)，二次電流的相角滯后于一次電流；當(dāng)δ1為正值時(shí)，二次側(cè)電流超前于一次電流。

根據(jù)電流互感器的相角誤差特性曲線可知，電流互感器一次側(cè)電流的越小，相角誤差δ1的曲線越陡峭。一定情況下相角誤差δ1最大時(shí)超過(guò)2°，即二次電流超前一次電流2°以上。

3.2.2 TV影響反向無(wú)功計(jì)量的分析

在電壓互感器中同樣因?yàn)槔@組阻抗和激磁電流的影響，以及電壓互感器二次側(cè)出口與電能表表端電壓連接導(dǎo)線較長(zhǎng)導(dǎo)致一定的壓降與相位偏移的影響，電壓互感器的一次電壓與二次電壓之間會(huì)產(chǎn)生相位誤差δr。相位誤差δr為電能表二次側(cè)反向電壓與一次側(cè)電壓的相位角差。由于二次負(fù)載及負(fù)載功率因數(shù)對(duì)相位誤差δr的影響遠(yuǎn)大于TV自身的相位誤差，在忽略TV自身的相位誤差的情況下：

由式（4）可知，負(fù)載導(dǎo)納B2與導(dǎo)線電阻rL越大時(shí)，相位誤差δr越大且為正值（電壓互感器的一次側(cè)電壓滯后與電能表表端電壓）

因此由TA與TV計(jì)量的相位偏移對(duì)反向無(wú)功計(jì)量的影響分析判斷可知，當(dāng)線路輕載或者空載運(yùn)行時(shí)。當(dāng)電流互感器的相位誤差δI大于電壓互感器的相位誤差δr，有可能致使關(guān)口電能表的電流向量超前于電壓向量時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)電能表的反向無(wú)功現(xiàn)象。

4 結(jié)論

當(dāng)架空線路在空載運(yùn)行或者輕載運(yùn)行時(shí)，線路對(duì)地的容性充電功率會(huì)導(dǎo)致受電端電能表出現(xiàn)方向無(wú)功，線路的電壓等級(jí)越高、線路越長(zhǎng)越容易產(chǎn)生反向無(wú)功。同樣由于電流互感器的一次側(cè)與二次側(cè)電流的相位誤差，在一次側(cè)電流較小時(shí)也有可能出現(xiàn)電能表出現(xiàn)方向無(wú)功的情況。

作者簡(jiǎn)介

李昂（1992-），男，就職于徐州垞城電力有限責(zé)任公司。

作者單位

徐州市垞城電力有限責(zé)任公司 江蘇省徐州市 221000endprint