變電站電能計(jì)量誤差分析及解決措施探究

黃智明

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門(mén)供電局，廣東江門(mén) 529000）

變電站電能計(jì)量是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作，其中涉及到多種設(shè)備的參與，例如：電流互感器、電能表等，所有的設(shè)備處于故障模式都可能引發(fā)計(jì)量失誤，提升計(jì)量誤差，對(duì)特別是電流互感器、電壓互感器出現(xiàn)誤差過(guò)大時(shí)，將導(dǎo)致電能計(jì)量整體誤差的變大，電能計(jì)量誤差問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行失靈。所以，必須高度重視電能計(jì)量誤差的控制，提高電能計(jì)量水平。

1 變電站電能計(jì)量誤差成因分析

1.1 電能表計(jì)量精度不足

傳統(tǒng)電表計(jì)量精準(zhǔn)度難以確保，特別是低負(fù)荷計(jì)量其中的誤差更大。變電站自身的出口電壓較大，機(jī)械電表在低壓或高壓等條件下所得出的計(jì)量數(shù)值都存在一定誤差。從而影響計(jì)量準(zhǔn)確度。事實(shí)證明：三相四線表具有高度靈敏性，計(jì)量準(zhǔn)確度高且穩(wěn)定。實(shí)際的電能表故障排查過(guò)程中應(yīng)該遵循以下步驟：拆開(kāi)電表，通過(guò)檢驗(yàn)的方式來(lái)分析其計(jì)量精準(zhǔn)度，對(duì)比電流數(shù)據(jù)，明確電能表是否存在計(jì)量精度問(wèn)題。

1.2 錯(cuò)誤使用電能表

電能表的錯(cuò)誤使用將極大地影響計(jì)量數(shù)據(jù)，參照研究表明，最常見(jiàn)的電能表錯(cuò)誤使用是接線不科學(xué)、不合理，電能表接線方式應(yīng)參照電能表的類(lèi)型做出合理選配。實(shí)際的接線問(wèn)題，例如：三相三相表出現(xiàn)了典型的電流分配不均衡，錯(cuò)誤的接線所導(dǎo)致的電流非均衡分配，特別是當(dāng)中性點(diǎn)中存在零序電流時(shí)，電能表無(wú)法準(zhǔn)確地算出其所消耗的功率，從而電表計(jì)量失誤。還要一些三相四線電表發(fā)生接線錯(cuò)誤，最常見(jiàn)錯(cuò)誤為反相序接線、互感器Y 形接法、互感器V 形接線。反相序接線表現(xiàn)為：接線操作中允許零件力矩誤差誤差變小，力矩控制功能擴(kuò)大，以此來(lái)是電能測(cè)量誤差變大?；ジ衅鱕形接線就是將若干電流互感器同一個(gè)三相四線電表連接，其運(yùn)行原理為公共連接電流互感器，以此來(lái)調(diào)整電能表內(nèi)部電流失衡的問(wèn)題，然而，其弊端在于電流相位的變化，從而導(dǎo)致電能表分流現(xiàn)象，進(jìn)而增大計(jì)量誤差，實(shí)際的誤差大小和負(fù)載電流、不平衡電流等密切相關(guān)。N 線未接與互感器V 形接線也是錯(cuò)誤接線的典型代表，如果電能表內(nèi)N 線接觸松動(dòng)，電能表負(fù)載電流則將失衡，對(duì)應(yīng)的壓降也勢(shì)必變化，從而導(dǎo)致力矩控制下降，當(dāng)電能表中的元部件電壓失衡，各個(gè)元件電壓誤差不斷出現(xiàn)，對(duì)應(yīng)的電流誤差也變大。

1.3 電能表互感器誤差

非專(zhuān)門(mén)電能表互感器誤差一般來(lái)自于以下幾方面：第一，電能表內(nèi)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的互感器二次繞組，實(shí)際結(jié)算中電能表必須配設(shè)特定互感器二次繞組，從而確保各種復(fù)雜狀態(tài)下的準(zhǔn)確計(jì)量，有效預(yù)防貿(mào)易結(jié)算中各種意外，也能保護(hù)計(jì)量裝置的安全，讓電能表的運(yùn)行更加安全、準(zhǔn)確。但是，從目前來(lái)看，我國(guó)缺少這一方面的研究，電能表的配置程度難以滿足現(xiàn)實(shí)需求，普通電能表未設(shè)置專(zhuān)門(mén)的互感器，這就使得在低壓、負(fù)載失衡時(shí)電能表將陷入非精準(zhǔn)計(jì)量狀態(tài)，互感器的一個(gè)關(guān)鍵功能就是減少電能誤差，傳統(tǒng)的非專(zhuān)門(mén)互感器無(wú)法精準(zhǔn)地計(jì)量，從而導(dǎo)致電能計(jì)量的失誤與偏差。電能表互感器負(fù)荷載壓能力需控制在規(guī)定負(fù)荷的25～100%，互感器負(fù)荷壓力大小會(huì)極大地影響電能計(jì)量水平。

1.4 二次回路造成的誤差

結(jié)合現(xiàn)實(shí)檢測(cè)、勘察等可以看出：二次回路將為計(jì)量帶來(lái)不良干擾，具體體現(xiàn)在二次回路線路的直徑如果過(guò)小，則可加劇計(jì)量損失，極大地影響計(jì)量的精準(zhǔn)度，同時(shí)，二次回路端子部位如果出現(xiàn)接觸不牢的現(xiàn)象，受損的二次導(dǎo)線將發(fā)生接地，最終造成分流，極大地影響計(jì)量的精準(zhǔn)度。

1.5 二次回路線路阻抗與壓降問(wèn)題

互感器二次回路中安裝了多個(gè)元件設(shè)備，例如：接線盒、開(kāi)關(guān)、旋鈕端子等，這就使得二次回路中難免出現(xiàn)回路阻抗，具體的阻抗包括：回路自身的阻抗與接觸阻抗，前者中電纜阻抗占據(jù)主導(dǎo)地位，所以，電纜截面大小將極大地干擾阻值，后者則是各類(lèi)元件，例如：接線盒、開(kāi)關(guān)、旋鈕端子等為了達(dá)到連接所產(chǎn)生的接插、旋轉(zhuǎn)阻抗等的相加，如果阻抗出現(xiàn)任何的變化意味著壓降的調(diào)整、變化，如果互感器二次回路線路阻抗、壓降等未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)則將提升計(jì)量失誤問(wèn)題。

1.6 諧波影響計(jì)量精準(zhǔn)度

諧波會(huì)對(duì)電能計(jì)量帶來(lái)干擾，而且會(huì)影響電能質(zhì)量，同時(shí)，其他的相關(guān)設(shè)備，例如：計(jì)量設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備等會(huì)深受諧波干擾。

2 變電站電能計(jì)量誤差的解除對(duì)策

2.1 優(yōu)選先進(jìn)電能表

傳統(tǒng)電能表實(shí)際運(yùn)行中呈現(xiàn)出多種弊端，所以，必須積極的更新、完善電能表。全電子式多功能電表為首選，因?yàn)樗粌H能高度精準(zhǔn)計(jì)量，確保穩(wěn)定性，且安全耐用。經(jīng)過(guò)深入改造的變電站可以配設(shè)多功能電子式電能表，通常可以有效控制誤差在0.01%以?xún)?nèi)。同時(shí)，電子式電能表功率損耗更低，而且啟動(dòng)時(shí)所需電流較小，有著更好的負(fù)載性能。電子式電能表實(shí)際電能計(jì)量過(guò)程中，其精準(zhǔn)程度與外部溫度、濕度以及環(huán)境質(zhì)量等差別不大，而且眾多經(jīng)改良后的變電站都設(shè)置了TH 型電能表，能夠有效地控制來(lái)自于電能表接線錯(cuò)誤所引發(fā)的計(jì)量失誤問(wèn)題。

2.2 配置專(zhuān)門(mén)的電流與電壓互感器

從上面的分析看出，互感器的不科學(xué)使用，特別是非專(zhuān)門(mén)互感器的應(yīng)用都可能造成電壓端子短期內(nèi)的污染與氧化問(wèn)題，從而提升接觸點(diǎn)與二次回路的電流，最后提升二次降壓，大量的調(diào)查研究得出：二次壓降會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的計(jì)量損失，達(dá)到1.5%，所以，必須配設(shè)專(zhuān)門(mén)的電流與電壓互感器，以此來(lái)有效控制二次負(fù)載超重帶來(lái)的計(jì)量失誤問(wèn)題。而且要立足于實(shí)際，科學(xué)地選配電流互感器與電壓互感器的變比，從而打破保護(hù)需求為電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)的制約，確保二次電流從頭到尾處于標(biāo)準(zhǔn)電流的三分之一，此時(shí)技能妥善提高計(jì)量的精準(zhǔn)度，專(zhuān)門(mén)的電壓互感器能夠有效地控制30%的二次負(fù)載，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓互感器的常規(guī)化運(yùn)行。同時(shí)，通過(guò)配設(shè)專(zhuān)門(mén)的互感器也能有效地控制由于測(cè)量、保護(hù)等為電能計(jì)量形成的負(fù)面干擾。

2.3 更改電流互感器變比

圍繞電流互感器深入剖析計(jì)量失誤成因，則需從以下方面入手：第一，審核互感器的技術(shù)說(shuō)明，確保變電站所安裝的電流互感器，無(wú)論是繞組還是精準(zhǔn)度都能符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。第二，采樣電流。圍繞各個(gè)開(kāi)關(guān)柜電流實(shí)施采樣，從中剖析電流互感器運(yùn)行一次電流與額定電流，以及二者間的差距，從中能得出：變比過(guò)大容易加劇計(jì)量失誤問(wèn)題。為了提高電能計(jì)量水平，最理想的方式不是更新電流互感器，因?yàn)檫@種方式將提升成本，也將影響生產(chǎn)，最科學(xué)的方式就是調(diào)整接線方式，因?yàn)橥ㄟ^(guò)更新接線能夠降低互感器變比在50%，電能計(jì)量誤差也就得到了有效控制。

2.4 以電容補(bǔ)償優(yōu)化電壓互感器負(fù)載能力

它們都作為感性設(shè)備，構(gòu)成機(jī)械電能表對(duì)應(yīng)的電流、電壓部件多為線圈，一般把它們當(dāng)作感性負(fù)荷，把電容和電能表接線端并聯(lián)，這樣并聯(lián)電容將吸收超前電流，以此來(lái)有效地補(bǔ)償感性負(fù)載對(duì)應(yīng)的滯后電流，這樣就實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)能感性負(fù)載無(wú)功功率與電場(chǎng)能無(wú)功功率之間的交換，可以交換互感器、感性負(fù)載之間的能量，有效地減少二次回路電流，降低二次負(fù)載。

2.5 解除二次回路阻抗與壓降問(wèn)題

參照相關(guān)的技術(shù)規(guī)程與科學(xué)規(guī)定，無(wú)論是一類(lèi)還是二類(lèi)貿(mào)易型電能計(jì)量設(shè)備，其電壓互感器二次回路電壓降要控制在額定二次電壓的0.2%。對(duì)此，應(yīng)該科學(xué)地選配互感器，要從其規(guī)格、尺寸、材質(zhì)等多方面入手來(lái)綜合分析、擇優(yōu)做出合理選配。借助補(bǔ)償設(shè)備來(lái)補(bǔ)償二次壓降，同時(shí)選擇專(zhuān)門(mén)的計(jì)量回路，具體包括：專(zhuān)門(mén)的互感器二次計(jì)量繞組，以此來(lái)預(yù)防繼電保護(hù)與測(cè)量回路等的干擾，選擇專(zhuān)門(mén)的計(jì)量二次電纜、特定的開(kāi)關(guān)、熔斷器等，這些方式和方法都站在了設(shè)備配設(shè)的方面來(lái)有效控制電壓互感器二次回路電壓降，也可以合理地控制一次電纜的長(zhǎng)度，擴(kuò)大一次導(dǎo)線截面面積，從而有效地控制二次電纜導(dǎo)線的電阻，而且要合理地把握二次回路導(dǎo)線截面，一般要在4mm2以上，而且要科學(xué)地掌握好電壓二次回路導(dǎo)線截面大小，一般要在2.5mm2以上。

2.6 控制諧波干擾

諧波是影響計(jì)量準(zhǔn)確度的一大原因，對(duì)此必須高度重視諧波干擾問(wèn)題，一般來(lái)說(shuō)，諧波干擾問(wèn)題與多種因素密切相關(guān)，為了有效地控制諧波干擾，就要立足于整體，編制出科學(xué)的解決對(duì)策和措施，首先要不斷地更新完善電能表技術(shù)，提高電能表型號(hào)，優(yōu)選先進(jìn)的電能表，從而有效地抵制諧波的干擾與威脅，同時(shí)，也要清晰地明確諧波、基波的潮流動(dòng)向，對(duì)應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算、計(jì)量，預(yù)防諧波與基波的混淆，同時(shí)，為了確保繼電保護(hù)正確動(dòng)作，還要立足于現(xiàn)實(shí)條件、客觀實(shí)際，科學(xué)地加大電流互感器對(duì)短路電流的承受力，優(yōu)化變比精準(zhǔn)度，控制變比誤差。

變電站電能計(jì)量誤差的影響因素很多，為了解除其中的問(wèn)題最關(guān)鍵是要參照電能表的自身特點(diǎn)、以及計(jì)量中出現(xiàn)的多種問(wèn)題來(lái)靈活地采取干擾性對(duì)策和措施，除了要采取必要的技術(shù)措施，還要強(qiáng)化對(duì)電能計(jì)量設(shè)備的科學(xué)、規(guī)范化管理，例如：加強(qiáng)抄表管理，深入剖析電能計(jì)量數(shù)據(jù)等，強(qiáng)化電能保護(hù)等，以此來(lái)控制電能計(jì)量失誤問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

電能計(jì)量設(shè)備普遍存在計(jì)量失準(zhǔn)、失真問(wèn)題，電能計(jì)量的誤差問(wèn)題不僅會(huì)影響供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益，也將影響供電服務(wù)質(zhì)量，引發(fā)用電客戶的不滿，對(duì)此，必須積極地重視變電站電能計(jì)量誤差問(wèn)題，明確誤差產(chǎn)生的原因，并根據(jù)誤差成因來(lái)針對(duì)性地采取控制對(duì)策和措施，從整體上來(lái)提高變電站電能計(jì)量誤差控制水平。