1、電能計量裝置的誤差分析與應用設計（轉）2010-06-02 09:04:13|分類：默認分類|標簽：|字號大中小訂閱張燕萍馬連柏（天津市電力公司培訓中心 天津市電力公司電能計量中心）關鍵詞電能計量裝置；計量誤差；計量方式；計量配置1概述電能計量工作是電力企業營銷管理的基本工作，電能計量裝置在電力營銷整個工作環節 中起著決定性的作用，能否準確計量影響著電費能否準確回收，國民經濟的發展。計量裝置 配備的是否合理，安裝地點是否合適，計量方式是否準確，計量裝置接線是否正確，容量選 擇是否合適，這些不僅影響著電能計量裝置的準確性，同時還可能造成一些安全隱患，本文 通過對計量裝置的誤差分析、現場計量裝置應

2、用情況分析，從規范計量裝置的應用，減少誤 差進行分析，并對典型用戶的計量裝置進行設計使用加以詳細說明。2造成計量裝置失真的因素分析：影響電能計量裝置計量準確度的因素有五點，計量裝置質量、計量裝置檢定質量、計量 裝置安裝、驗收、計量裝置配置設計、計量裝置管理體制，在這五方面因素中，生產現場比 較突出的是計量裝置質量、計量裝置安裝、計量裝置配置設計這三方面的影響，下面就主要 從這三個方面進行分析。2.1計量裝置引起的誤差分析：2.1.1電能表引起的誤差：1）電能表相對誤差計算公式為：Y =hh（hX100%式中hx被校電能表所記錄的電能；ho電路實際消耗的電能。根據計算所得到的相對誤差，與電能表銘

3、牌上標注的準確度進行比較，若相對誤差大 于電能表的準確度，則說明電能表不能準確計量。2） 引起電能表誤差的原因：（pi電能表輕載運行：電能表轉盤轉動時，上、下軸承， 計度器字輪，傳動齒輪及蝸桿之間產生摩擦力矩，當輕載運 行時，摩擦力矩相對影響較大，產生負誤差。如圖2-2所示的負載電流與電流工作磁通的關系圖可以容易的分析出，輕圖2-1I載時，電流工作磁通中i與 I之間并非完全的線性關系，負載電流I增加時，（P i緩慢增加， 導致表計在輕載運行時，轉盤的轉速與實際消耗的電能不成正比，從而形成負誤差。二次壓降過大：電能表電壓有波動，電壓工作磁通與電壓之間的非線性關系會引起 附加誤差。當電壓降低時，在

4、電壓總磁通不變的情況下，非工作磁通相對增加，工作磁通相 對減少，導致轉動力矩減小，引起負誤差。電能表傾斜對誤差的影響：當電能表的安裝位置傾斜一定角度時，將會引起附加誤 差，原因是驅動元件對上下軸承的側壓力，隨著表計的傾斜度增大，摩擦力矩增大，引起負 誤差。國家標準規定，確定電能表基本誤差時，0.5級電能表相對工作位置，垂直方向傾斜 度不應大于0.5，其他等級的電能表不應大于1。2.1.2電流互感器的誤差：引起電流互感器誤差的原因：1）電流互感器倍率選擇不當引起誤差：當電流互感器工作在小電流時，因磁通密度較低，引起的誤差增大，所以在選擇互感器 容量時，不能選擇過大，以避免在小電流下運行。2）電流

5、互感器二次容量選擇不當引起的誤差：接入電流互感器的二次負荷包括電能表電流線圈阻抗、外接導線電阻、接觸電阻。如電 流互感器二次回路導線阻抗是二次負荷阻抗的一部分，尤其在用電負荷較大的用戶，它直接 影響電流互感器的準確性。根據上述的分析，將互感器誤差與一次電流、二次負載之間的變化關系列表為2-3所示。表23電流互感器誤差特性表相對于額定值變化比差角差電流特性一次電流減少時-+負荷特性負荷減少時+-2.1.3電壓互感器引起的誤差：在組成電能計量綜合誤差的各項誤差中，電壓互感器二次回路壓降所引起的計量誤差 往往是最大的，由于壓降過大，造成少計電量及發供電量不均衡等事例均有出現，故在此詳 細分析電壓互感

6、器二次回路壓降引起的計量誤差。1）電壓互感器二次導線壓降引起的誤差計算：電壓互感器的負載電流通過二次連接導線及串接點的接觸電阻時會產生電壓降，這樣加在負 載上的電壓就不等于電壓互感器二次線圈電壓，因此產生計量誤差。電壓互感器二次回路壓降引起計量誤差與二次導線的長度、線徑的大小、負載的性質以及接 線方式有關。就10kV中應用較多的V形接法為例，假設ab相與bc相的負載均衡，三相的 二次導線電阻相等（即r1=r2=r3=r）。其比差和角差的計算公式為：1）為了能有效地減少二次壓降帶來的計量誤差，可以用下述方法進行測量后，根據誤差大 小對計量二次回路加以改造。用伏安法測量電壓互感器二次回路壓降的誤差

7、：測量工作是在電壓互感器二次引下線的端子箱上進行。用相位伏安表測量電能表的電壓:uab、ucb，測量電流互感器的一、二次電流：ia、Ic，測量角度：將相位表的電流卡鉗按 極性先卡住電能表第一元件的電流進線，再將紅筆和黑筆分別接觸到表尾盒內A、B相的電 壓端子，測得.，再將相位表的電流卡鉗按極性卡住電能表的第二元件電流進線，以與上 ab述相同的方法測得中cb，然后用上面的公式進行計算。3）降低電壓互感器二次回路壓降的方法：由上面的公式可見，電壓互感器二次回路壓降所引起的計量誤差取決于下述參數：PT二次回路電流I越小，則計量誤差的絕對值越小，而減少電流I的辦法是直接由PT二 次端子單引專用電纜線至

8、各電能表；二次導線R越小，則計量誤差的絕對值越小，減少二次導線電阻的辦法是加粗二次導線的 截面；改變二次回路轉換環節。2.2生產現場計量裝置不合理誤差分析：在生倒場計量裝置的不合理狀況主要是由于互感時謎擇過大、電蔽電流量程小、接線方式不符合技術要 求二次回路線徑過細、互感器二次容量選擇不合理以及安裝上存在的問題導致計量裝置輕則計量不準確，重 則有安全隱患。下面通過凡個翊生產中實際存在的幾戶計量裝置不合理現象進行說明。2.2.1電流互感器變比選擇過大誤差分析某制衣廠，380V電壓供電，其用電負荷為260kW配置的電流互感器型號為LQZ-0.5,變比為 500/5A，準確度等級為0.5，電能表為三

9、相四線有功表，標定電流為1.5（6）A，其用戶負 荷的功率因數為0.85。該用戶計算負荷為I=P/Ucos =462A，按規定應配置450/5的TA，且該用戶全年生產任務并 不飽滿，負荷電流多數情況下只有100A左右，相當于額定電流的20%，互感器運行長期處 于輕負荷運行狀態。根據前面分析的電流特性曲線，運行中的負荷電流相當于額定電流的 60%時，互感器的誤差最小，幾乎為0，當負荷電流等于額定電流的20%時，互感器的比差為 0.75，角差為45。屬于典型的大馬拉小車的現象。既造成了資源浪費，有使得計量不準 確。2.2.2接線方式不符合技術要求計量分析：關于接線方式不符合要求的實際例子比較多，現

10、舉一戶10kV用戶為代表來說明接線不 合理的現象，因為在實際運行中，這種計量方式的用戶較多，該用戶采用的是2臺電流互感 器共用負極端與電能表的電流線圈的兩個負極端共用方式。這種接線的缺點是：a.導線電阻增加而造成的負誤差；b.如果發現錯接線，更改接線 時，不容易操作；c.不利于電能計量裝置現場校驗；d三相負荷不平衡時，電阻增大而引起 的負誤差，增大線損。2.2.3二次回路線徑過細誤差分析：例如：某彩板廠，35kV供電，在變壓器的高壓側安裝計量裝置，其三只電壓互感器接 成Y，yn12接法，負載為不完全三角形接線，二次導線采用1.5mm2的BV塑銅線，長度為150 米。現場用相位伏安表進行測試，其

11、數據為：表2-4名稱IaIcUabUb中ab0cb數值0.94A0.78A91V94V6335其二次導線電阻為：R=p s=0.175 x 150/1.5=1.750比差為該用戶負荷功率因數為0 .8,其二次導線壓降的綜合誤差為：0.3 fab - 0.02 5 ab +0.7 fcb - 0.0025 & cb= - 5.72%電能計量裝置綜合誤差規定為I類用戶為0.7%，11類用戶為1.2%，m類用戶為土 1.2%。可見其誤差遠遠大于規定值，不能準確計量。3保證計量裝置安全準確運行的措施：（1）計量裝置選型合理：計量裝置能否選型合理，主要從計量裝置的準確度、額定容量的選擇、互感器的變比 等

12、幾個方面進行規范。1、電能計量裝置的分類和準確度等級：現行的電能計量技術管理規程規定，運行中的計量裝置按其所計量電能多少和計量 對象的重要性分為5類，并對五類用戶的計量裝置的準確度等級進行了明確規定。2、確定正確的電能計量方式：1）計量方式的三種類型：1）高壓供電，高壓側計量（簡稱高供高計）供電電壓為高壓，并且在變壓器的高壓側安裝計量裝置。所用計量裝置為高壓電壓互感器（TV）:10/0.1kV、35/0.1 kV、110/0.1 kV 等；高壓電流互感器（TA）： 一次電流/5A，而一次電流的選取，與計算電流的大小有關，同 時還要參照用戶用電設備容量確定；電能表：額定電壓：3X100V（三相三

13、線三元件）或3X 100/57.7V（三相四線三元件），額 定電流：1.5（6）A。2）高壓供電，低壓側計量（簡稱高供低計）對于高壓供電的用戶，原則上應在變壓器的高壓側安裝電能計量裝置，對于用電容量較小 的用戶，如10kV供電，容量在315kVA及以下者，或如35kV供電，容量在500kVA及以下者， 也可在變壓器的低壓側計量即高供低計。所用計量裝置為：低壓電流互感器：50/5A，75/5A，100/5A，150/5A，200/5A，250/5A，300/5A 等，負 荷電流為50A以上時，必須經互感器接入電能表，所以低壓電流互感器的倍率最低為50/5A。電能表：額定電壓3X380/220V（

14、三相四線三元件）。額定電流1.5（6） A。3）低壓供電，低壓計量（簡稱低供低計）指城鄉普遍使用，經10kV公用配電變壓器供電用戶。所用計量裝置為：電表額定電壓：單相220V（居民用電），3X380V/220V（居民小區及中小動力和較大照明 用電），額定電流：5（20）、5（30）、10（40）、15（60）、20（80）和30（100）A用電量直接從電表 內讀出。10kV受電變壓器100kVA及以下為低供低計。（2）電能計量裝置的配置計算公式：單相計量用戶：P=UIcos式中P-用戶負荷的大小（kW ）U-供電電壓（kV）I負荷電流（A）COS -負荷的平均功率因數則負荷電流為I=P/Uco

15、s三相計量用戶：若已知用戶負荷則用公式P=UIcos則負荷電流為I=P/Ucos若已知變壓器容量則用公式S=UI則負荷電流為I=S/U根據計算的負荷電流選擇TA的變比，根據供電電壓和計量方式確定TV的變比，此 外電能表以及TA、TV的準確度選擇、二次容量選擇還和用戶的用電等級和要求有關。3、連接導線截面的選擇正確。(1)二次導線截面的計算：電流互感器二次回路的負荷阻抗應在額定二次負荷阻抗 的25%100%范圍內。二次回路負荷阻抗主要包括所有儀表串聯線圈的總阻抗、二次連接 導線電阻及接頭接觸電阻。一般電流二次回路的導線截面積應不小于4mm2。對于直接接入式電能表，則可根據負荷電流 按表3-1選擇

16、導線的截面積。表3-1直接接入式電能表導線截面積選擇表負荷電流(A)銅芯導線截面積(mm2)20及以下4.020 406.040 6010.0對于電壓互感器，我們可以根據如下二次壓降的計算公式計算，以便在一定負載下求得 已知長度的二次導線截面。A U=KxPL/UxrS式中K：-電壓互感器和二次負載的接線系數P-所有計量儀表并聯線路的功率損耗Ux-電壓互感器的二次線電壓L-連接電纜的長度S-連接電纜的截面積r-電纜導線的電導系數DL448-98電能計量裝置管理規程規定，I類裝置的電壓互感器二次壓降應不大于額定二次 電壓的0.25%；其它計量裝置的電壓互感器二次壓降則應不大于額定二次電壓的0.5

17、%。電 壓互感器和二次負載通常采用Yy和Vv型接線。假定各相負載對稱，當接線為Yy時，*=3； 接線為Vv時，、=7。(2)二次導線截面的規定：互感器二次回路的連接導線應采用銅質單芯絕緣線。對電流二次回路，連接導線截面積 應按電流互感器的額定二次負荷計算確定，至少應不小于4mm2,對電壓二次回路，連接導線 截面積應按允許的電壓降計算確定，至少應不小于2.5mm2。4、電能計量裝置的接線設計：單相電能表的接線方式：單相電能表的正確接線應為入表線的相線(火線)必須接入電能表第一個接線端子孔(從 左到右)，只有這樣接線，才能保證用戶所用負荷電流全部經過電能表的電流線圈，用戶所 用電量能被準確計量下來

18、。三相四線有功電能表經互感器式的接線方式：三相四線電能表的正確接線應為互感器每相電流二次回路與電能表的每相電流線圈獨 立形成回路，即3臺電流互感器二次繞組與電能表電流線圈之間采用六線連接，每相電壓線 直接搭接在相線上，即俗稱的電壓與電流線分開方式接線，零線采用叉接方式三相三線有功、無功電能表經互感器聯合的接線方式：電能表的每相電流元件與互感器每相二次回路單獨連接，不采用公共線連接。電能表一、三電流導線接入接線盒中向上端子孔，電流互感器二次一、三相電流接入接線盒 中向下端子孔。互感器每相負極線應分別單獨接地。4典型用戶計量裝置應用設計：以實例來說明電能計量裝置的應用1、高供高計的用戶：例如天津市某制造有限公司，該用戶屬于大工業用戶，主要設備 有：為定條機1X150KW,定皮機1X5KW,粉拌機2X200KW,吹風機4X7.5KW等共計840KW, 根據用戶將來發展需要，需要裝設1