電能計(jì)量裝置異常分析及電量追補(bǔ)計(jì)算方法

錢宇杰

（浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江 嘉興 314201）

0 引言

電能計(jì)量裝置是火力發(fā)電廠中一個(gè)非常重要的組成部分，其計(jì)量的精確程度直接影響火電廠的發(fā)電量、售電量，進(jìn)而影響發(fā)電廠制定生產(chǎn)計(jì)劃、進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算等工作[1-2]?？梢?，發(fā)電機(jī)端的電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線及二次回路故障導(dǎo)致的計(jì)量裝置不正確計(jì)量，將嚴(yán)重?cái)_亂電廠制定的發(fā)電計(jì)劃，甚至引起不必要的計(jì)量糾紛。按照電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行正確的接線是保證計(jì)量準(zhǔn)確的前提。為糾正二次回路故障導(dǎo)致的計(jì)量誤差，需要進(jìn)行電量追補(bǔ)，以保證電能計(jì)量的準(zhǔn)確性。

本文針對(duì)某火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)端電能計(jì)量裝置計(jì)量不準(zhǔn)確的問題進(jìn)行分析，判定是機(jī)端TV二次回路斷線及電能計(jì)量裝置接線錯(cuò)誤引起的。提出電量追補(bǔ)的計(jì)算方法，為電廠制定精確的生產(chǎn)計(jì)劃、做好經(jīng)濟(jì)核算提供數(shù)據(jù)支撐，防止由發(fā)電量與供電量的差額給電廠制定計(jì)劃帶來困擾，以及引起發(fā)電方與售電方之間不必要的糾紛。

1 事件經(jīng)過

某電廠5號(hào)機(jī)組為600 MW亞臨界凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。某日，該機(jī)組巡檢員在抄表過程中發(fā)現(xiàn)，5號(hào)發(fā)電機(jī)端有功電能表顯示電量比5號(hào)主變壓器高壓側(cè)關(guān)口電能表顯示電量少，其值約為40 000 kW·h。按當(dāng)天機(jī)組24 h內(nèi)均運(yùn)行于500 MW左右計(jì)算，相當(dāng)于少發(fā)總電量的0.33%。這種售電量比發(fā)電量高的現(xiàn)象與事實(shí)不符，引起了巡檢員的注意。繼電保護(hù)維護(hù)人員詢問集控運(yùn)行人員，查詢歷史曲線后，得知5號(hào)機(jī)組關(guān)口電能表與往常同等負(fù)荷時(shí)顯示值相差不多，而機(jī)端電能表讀數(shù)卻比平時(shí)小。經(jīng)過查看發(fā)電機(jī)端電能表采樣值得到如表1所示數(shù)值，通過萬用表測(cè)量電能表進(jìn)線電壓端子相間電壓及相對(duì)地電壓（無中性線引入電能表），實(shí)際測(cè)量值如表2所示。

表1 電能表采樣值

表2 實(shí)際測(cè)量值

由表1、表2數(shù)據(jù)可知，該事件為TV二次回路C相斷線以及三相四線制電能表未接中性線引起。由表1可見，電能表顯示的數(shù)值為51.9 V，數(shù)值為50.3 V，均低于額定值（57.74 V）。實(shí)際電能表屏后電壓輸入端子測(cè)量值如表2所示數(shù)值為57.5 V、數(shù)值為57.6 V。根據(jù)《電能計(jì)量裝置安裝接線規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，三相四線電能表輸入；三相三相電能表輸入根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)接線，電能表引入了三相電壓及三相電流，卻并未引入中性點(diǎn)電壓，在電能表未引入中性線及TV C相斷線時(shí)，出現(xiàn)三相電壓實(shí)際值與電能表顯示值不一致的情況。也就是電能表A相實(shí)際顯示值為的大小，電能表B相實(shí)際顯示值為的大小，而此時(shí)為中性點(diǎn)偏移電壓，因此出現(xiàn)電能表顯示值A(chǔ)相電壓51.9 V，低于實(shí)際測(cè)量值57.5 V，B相電壓50.3 V，低于實(shí)際測(cè)量值57.6 V的現(xiàn)象。

2 原因分析

經(jīng)查，TV二次航空插頭內(nèi)存在C相斷線的情況，在更換二次航空插頭內(nèi)C相電纜線后電壓恢復(fù)正常。

根據(jù)《電力裝置電測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，經(jīng)電阻或消弧線圈接地的非有效接地系統(tǒng)電能計(jì)量裝置宜采用三相四線的接線方式[4]。該廠發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為經(jīng)配電變壓器接地的高阻接地方式，因而電能計(jì)量裝置接線方式應(yīng)為三相四線制。

如圖1所示，電能表接線正確時(shí)，電能表的總計(jì)量有功功率為三相功率之和。

圖1 電能表正確接線時(shí)相量圖

當(dāng)TV C相斷線時(shí)[5]，的數(shù)值為0，此時(shí)電能表計(jì)量功率為實(shí)際值的2/3，也就是說電能表顯示值比實(shí)際少1/3。

針對(duì)該電廠的故障現(xiàn)象，C相TV回路斷線及電能表未將中性線接入，相當(dāng)于中性線斷線。電能表未接入中性線及C相TV斷線時(shí)相量圖如圖2所示。

圖2 電能表未接入中性線及C相TV斷線時(shí)相量圖

中性點(diǎn)N偏移，N對(duì)地電壓為

式中：Za、Zb為電壓測(cè)量元件的復(fù)阻抗，對(duì)于同一塊電能表、同一電纜二次回路而言，Za、Zb可近似相等。則：

式中：△φ為之間的夾角，也就是接入電能表的之間的夾角φc。

綜上，中性線斷線時(shí)，如果此時(shí)三相電壓及三相負(fù)載平衡，則對(duì)計(jì)量電能無影響。只有三相電壓不平衡或電壓平衡而三相負(fù)載不平衡時(shí)，才會(huì)導(dǎo)致計(jì)量誤差。中性線斷線同時(shí)發(fā)生某相TV斷線時(shí)，電能計(jì)量有誤差，為正常電能的5/6。。

3 電量追補(bǔ)計(jì)算方法

電能計(jì)量裝置接線錯(cuò)誤時(shí)，要以實(shí)際記錄的電量為追補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并按照正確的接線方式進(jìn)行追補(bǔ)，追補(bǔ)的時(shí)間從此電能表上次技術(shù)改造驗(yàn)收日期到更正接線錯(cuò)誤的日期。TV二次回路斷線時(shí)，則需要根據(jù)規(guī)定的計(jì)算方式進(jìn)行電量追補(bǔ)[6-7]。

電能表在異常情況下會(huì)記錄一個(gè)不完整的電量值W1，它與真實(shí)的電量W2有如下的比例關(guān)系，即更正系數(shù)K為：

針對(duì)此塊電能表，可分兩部分進(jìn)行追補(bǔ)。

1）錯(cuò)誤接線導(dǎo)致的電量缺失。在電能表接線更改為三相四線制后，通過查“生產(chǎn)實(shí)時(shí)系統(tǒng)”記錄的電壓電能曲線，進(jìn)行積分計(jì)算。同時(shí)查詢“ERTU”歷史曲線，再與歷年同時(shí)期的電量進(jìn)行對(duì)比分析，得出真實(shí)的電量，繼而追補(bǔ)回技改之后缺失的電量。中性線未接導(dǎo)致電能表會(huì)有一個(gè)虛擬的中性點(diǎn)，而發(fā)電機(jī)系統(tǒng)是個(gè)三相平衡的系統(tǒng)，其中性點(diǎn)N相對(duì)而言無偏移，由類似中性線斷線造成的電能計(jì)量誤差微乎其微。

2）TV斷線導(dǎo)致的電量缺失。電能計(jì)量裝置不是單純某相TV斷線導(dǎo)致失壓，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為電量缺少了1/3。根據(jù)前面分析得到的結(jié)論，此段時(shí)間的電量缺失為1/6，即真實(shí)的電量為：

根據(jù)具體缺陷情況在采取了分段追補(bǔ)電量的方式后，針對(duì)往年同時(shí)期該機(jī)組運(yùn)行情況記錄，大致與實(shí)際相符。追補(bǔ)后的電能計(jì)量數(shù)據(jù)有很好的參考價(jià)值，可以為火力發(fā)電廠制定生產(chǎn)計(jì)劃、做好經(jīng)濟(jì)核算提供有效依據(jù)。

中性線的接入不僅對(duì)電能計(jì)量有影響，也危及人身及設(shè)備的安全，因而在三相四線制系統(tǒng)中，電氣調(diào)試人員一定要確保中性線的有效性，而不能簡(jiǎn)單認(rèn)為表計(jì)與發(fā)變組或后臺(tái)經(jīng)二次折算后的數(shù)據(jù)一致就表明接線的準(zhǔn)確性，一定要根據(jù)規(guī)程規(guī)范的要求進(jìn)行相關(guān)調(diào)試。

4 結(jié)語

火力發(fā)電廠機(jī)端電能計(jì)量裝置計(jì)量的準(zhǔn)確性影響電廠生產(chǎn)計(jì)劃制定、經(jīng)濟(jì)核算等工作。在正常工作模式下，計(jì)量裝置的計(jì)量誤差是計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)水平及制造工藝造成的，其誤差是恒定不變的，電能計(jì)算是取其前一天與后一天的差值，不會(huì)對(duì)計(jì)量裝置的準(zhǔn)確度造成影響。如果電能計(jì)量裝置出現(xiàn)異常，則需要找出原因，并做好相應(yīng)的措施，防止此類缺陷再次發(fā)生。本文追補(bǔ)電量的方法具有一定的推廣價(jià)值。