一起非典型電能計(jì)量失準(zhǔn)案例分析
——以某110 kV 用戶變電站為例＊

皮薇薇

（鄭州電力高等專(zhuān)科學(xué)校，河南 鄭州450000）

1 前言

電能計(jì)量是電力系統(tǒng)中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，電能計(jì)量的準(zhǔn)確性關(guān)系到發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)是否能實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)收入的準(zhǔn)確足額回收，也關(guān)系到廣大電力客戶的利益。計(jì)量的準(zhǔn)確性問(wèn)題一直以來(lái)都受到發(fā)電、供電和用電多方的重點(diǎn)關(guān)注。影響計(jì)量準(zhǔn)確性的因素很多，其中一個(gè)可能會(huì)被忽略的就是低負(fù)荷下電能計(jì)量裝置是否能準(zhǔn)確計(jì)量的問(wèn)題。尤其是對(duì)于工業(yè)客戶、季節(jié)性生產(chǎn)的客戶或者試驗(yàn)類(lèi)負(fù)荷，工業(yè)客戶或季節(jié)性生產(chǎn)客戶在生產(chǎn)期負(fù)荷比較平穩(wěn)，負(fù)荷率比較高，但在生產(chǎn)淡季負(fù)荷率低，甚至低于電流互感器一次額定電流的5%，實(shí)驗(yàn)基地類(lèi)負(fù)荷在試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)負(fù)荷較大，且具有沖擊性，但在不做試驗(yàn)時(shí)卻僅帶站用負(fù)荷，負(fù)荷非常低。在2020年新冠肺炎疫情期間，大量工廠長(zhǎng)時(shí)間停工停產(chǎn)，必然存在負(fù)荷率極低的情況。在這些情況下電能計(jì)量裝置是否能準(zhǔn)確計(jì)量，如果出現(xiàn)計(jì)量不準(zhǔn)又應(yīng)該如何處理。本文從一例非典型案例出發(fā)去分析引起極低負(fù)荷下計(jì)量失準(zhǔn)的原因，探討應(yīng)如何預(yù)防和改進(jìn)此類(lèi)問(wèn)題。

2 案例分析

2.1 問(wèn)題提出

對(duì)于110 kV 用戶變電站，該用戶為一實(shí)驗(yàn)基地，共分3期建設(shè)，一期工程專(zhuān)變?nèi)萘?0 MVA，通過(guò)一回200 m 專(zhuān)線接入系統(tǒng)變電站，其電源側(cè)配置計(jì)費(fèi)用關(guān)口計(jì)量裝置，電壓互感器變比為110 kV/100 V，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2，電流互感器變比為300/1 A，準(zhǔn)確度等級(jí)為0.2S，綜合倍率為330000，關(guān)口電能表選型為3×57.7/1003×0.3（1.2）A，準(zhǔn)確度等級(jí)為有功0.2S，無(wú)功2 級(jí)。自投運(yùn)之日起，運(yùn)行35 d 后，電源側(cè)關(guān)口表采集到的數(shù)據(jù)為：正向有功總為0.05 kW·h，正向無(wú)功總為0 kVar·h，反向無(wú)功總為0.3 kVar·h。

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可知，計(jì)量總有功電量為0.05×330000=16500 kW·h，正向無(wú)功總電量為0 kVar·h，反向無(wú)功總電量為0.3×330000=99000 kVar·h。用戶對(duì)所計(jì)電量提出質(zhì)疑，同時(shí)，供電部門(mén)根據(jù)所計(jì)電量算出的功率因數(shù)為0.17，與功率因數(shù)考核標(biāo)準(zhǔn)0.9 相去甚遠(yuǎn)，無(wú)法作為功率因數(shù)電費(fèi)計(jì)算的參考。

2.2 問(wèn)題分析

2.2.1 問(wèn)題初判

問(wèn)題出現(xiàn)以后，計(jì)量管理人員從以下3個(gè)方面進(jìn)行了問(wèn)題查找：①計(jì)量回路的原理設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)接線是否正確；②關(guān)口計(jì)量表計(jì)的準(zhǔn)確度是否合格；③互感器的準(zhǔn)確度是否合格。經(jīng)檢查，均未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

經(jīng)進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：作為一個(gè)110 kV 直供用戶，其運(yùn)行35 d 的有功無(wú)功電量值均非常小，與用戶溝通發(fā)現(xiàn)，該用戶的幾條生產(chǎn)線均未建成投產(chǎn)，初期變電站投運(yùn)僅帶非常小的站用負(fù)荷，初步判斷為小負(fù)荷引起的電能計(jì)量失準(zhǔn)問(wèn)題。

2.2.2 計(jì)算分析

變電站站用負(fù)荷為維持變電站運(yùn)行的二次控制保護(hù)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)等，這部分負(fù)荷均為波動(dòng)較小的連續(xù)性負(fù)荷，可根據(jù)關(guān)口計(jì)量表計(jì)記錄的有功電量和無(wú)功電量算出35 d 以來(lái)的平均功率。

正向有功功率=16500÷（35×24）=19.64 kW（取2 位小數(shù)）。

正向無(wú)功功率=0。

反向無(wú)功功率=99000÷（35×24）=117.86 kVar（取2位小數(shù)）。

初步判斷以上功率與實(shí)際站用負(fù)荷偏差很大，可能不在互感器和電能表的準(zhǔn)確計(jì)量范圍內(nèi)。

2.2.2.1 互感器準(zhǔn)確度分析

根據(jù)JJG 313—2010《測(cè)量用電流互感器檢定規(guī)程》3.1條的規(guī)定，0.2S 級(jí)電流互感器的準(zhǔn)確測(cè)量范圍為1%～120%的額定負(fù)荷。根據(jù)每天的平均功率可算出專(zhuān)線上流過(guò)的電流即流過(guò)電流互感器一次側(cè)有功和無(wú)功電流分別如下。

有功電流=19.64÷110÷1.732=0.10309 A=103.09 mA，是電流互感器一次額定電流300 A 的0.034%。

無(wú)功電流=117.86÷110÷1.732=0.61862 A=618.62 mA，是電流互感器一次額定電流300 A 的0.206%。

有功、無(wú)功電流均小于額定電流的1%，不在規(guī)程規(guī)定的電流互感器準(zhǔn)確測(cè)量范圍之內(nèi)。

2.2.2.2 電能表準(zhǔn)確度分析

根據(jù)JJG 596—2012《電子式交流電能表》4.3 條的要求，對(duì)于關(guān)口計(jì)量所用的0.2S 級(jí)經(jīng)互感器接入寬負(fù)載三相電能表，起動(dòng)電流為0.001Ib，關(guān)口電能表選型為3×0.3（1.2）A，其參比電流Ib為0.3 A，可算出起動(dòng)電流為0.3 mA。

根據(jù)JJG 596—2012《電子式交流電能表》4.1 條，規(guī)定了三相電能表在有功電流0.01Ib～I(xiàn)max之間的誤差限值和無(wú)功電流在0.02Ib～I(xiàn)max之間的誤差限值，所以當(dāng)流過(guò)電能表的有功電流低于3 mA，無(wú)功電流低于6 mA 時(shí)，電能表不能保證計(jì)量精度。

已知該線路電流互感器計(jì)量繞組的變比為300/1，折算到互感器二次側(cè)（電能表）電流為：

通過(guò)計(jì)算看出，變電站送電以來(lái)，線路的有功電流、無(wú)功電流均非常小，流過(guò)關(guān)口表的有功電流值0.34 mA，略大于關(guān)口表的起動(dòng)電流值0.3 mA。由于計(jì)算的是35 d 以來(lái)流過(guò)關(guān)口表的平均電流，實(shí)際電流應(yīng)在平均值0.3 mA 附近波動(dòng)，即實(shí)際負(fù)荷對(duì)應(yīng)的二次電流如果大于0.3 mA，則電能表能正常起動(dòng)，即使能正常起動(dòng)，根據(jù)規(guī)程規(guī)定，流過(guò)電能表的有功電流小于3 mA 時(shí)，電能表也是不能保證計(jì)量精度的；如果實(shí)際負(fù)荷對(duì)應(yīng)的二次電流小于0.3 mA，則電能表不能正常起動(dòng)，無(wú)法正常計(jì)量，所以，在如此小的電流之下必然存在著少計(jì)量和計(jì)量不準(zhǔn)的問(wèn)題。

3 總結(jié)

由于該用戶的幾條生產(chǎn)線均未建成投產(chǎn)，初期變電站僅帶非常小的站用負(fù)荷，經(jīng)計(jì)算分析，由于流過(guò)電流互感器有功、無(wú)功電流均小于額定電流的1%，導(dǎo)致互感器不能準(zhǔn)確測(cè)量；同時(shí)，流過(guò)關(guān)口電能表的電流在電能表的起動(dòng)電流值附近波動(dòng)，導(dǎo)致電能表可能會(huì)漏記電量，且實(shí)際工作電流遠(yuǎn)小于規(guī)程規(guī)定的電能表滿足計(jì)量精度的最小電流值。以上原因造成所及電量與實(shí)際偏差較大，造成電能計(jì)量失準(zhǔn)，即電能表和電流互感器的配置是不能適應(yīng)在變電站運(yùn)行初期負(fù)荷均未投運(yùn)時(shí)的運(yùn)行狀況的。

4 解決方法

通過(guò)以上分析，引起該案例計(jì)量失準(zhǔn)問(wèn)題的根本原因?yàn)榱魅腚娏骰ジ衅骱碗娔鼙碛?jì)的電流值過(guò)小?？梢酝ㄟ^(guò)以下幾個(gè)方面避免在今后工作中出現(xiàn)類(lèi)似問(wèn)題。

首先，如果用戶前期負(fù)荷很小，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，可根據(jù)初期電流增設(shè)一組小變比電流互感器，或采用多變比電流互感器，使流過(guò)互感器和電能表的電流增大，處于可正常準(zhǔn)確計(jì)量的電流范圍之內(nèi)，待遠(yuǎn)期負(fù)荷正常之后調(diào)整接線至正常變比電流互感器。

其次，如果小變比電流互感器選型困難，可與供電公司協(xié)商計(jì)費(fèi)方式，采用固定費(fèi)用月結(jié)方式，該案例用戶實(shí)際即采用此方式結(jié)算。如果屬于季節(jié)性生產(chǎn)用戶，在生產(chǎn)淡季或停產(chǎn)階段，供電部門(mén)應(yīng)關(guān)注用戶實(shí)際負(fù)荷大小，對(duì)該類(lèi)用戶進(jìn)行抽查分析，是否有因?qū)嶋H負(fù)荷過(guò)小導(dǎo)致的漏記或計(jì)量不準(zhǔn)的情況出現(xiàn)，如果出現(xiàn)，則應(yīng)及時(shí)對(duì)退補(bǔ)電費(fèi)進(jìn)行合理計(jì)算和追討。

再次，從工程管理角度看，在電源建設(shè)和用戶生產(chǎn)線建設(shè)的工期配合上要進(jìn)行合理安排和優(yōu)化，加強(qiáng)溝通，避免出現(xiàn)電源已投運(yùn)而負(fù)荷未啟動(dòng)的情況出現(xiàn)，造成長(zhǎng)時(shí)間小電流運(yùn)行，導(dǎo)致計(jì)量失準(zhǔn)。