浅谈电能计量误差的管理分析

浅谈电能计量误差的管理分析

宋志华

宋志华双鸭山电业局计量中心

论文摘要：电能计量装置是一杆秤，它的准确与否、可靠程度，不仅影响电能结算的准确性和公平性，而且事关电力工业的发展，涉及国家、电力企业和广大电力客户的经济利益与合法权益。

主题词：电能计量误差管理

一、概述

电能计量是电力生产和经营活动的重要组成部分，发、输、配电和销售、使用电能都离不开电能计量。

根据电能计量装置的性能特点，其准确性除与最基本组件-电能表有关外，还与计量用电压、电流互感器以及相关二次回路等有关。解决好这三部分装置的误差管理，即电能计量装置误差的综合管理，就能有效地保证各装置的整体计量性能。

这里需要说明的是，电能计量装置误差的综合管理与电能计量装置综合误差的管理是有本质区别的。以前《管理规程》提出的电能计量装置综合误差是电能表误差、互感器合成误差以及电压互感器二次回路电压降引起的合成误差三者的综合，用公式表示:

γ=γb+γh+γd（%）

式中γ--综合误差（%）；

γb--电能表的相对误差（%）；

γh--互感器合成误差（%）；

γd--电压互感器二次回路压降误差（%）。

事实上，在实际工作中很难开展综合误差测试和指标考核，主要是难以对电能计量装置在某一运行条件下进行整体测试，而分步测试的结果不能完全反映电能计量装置的真实计量性能。

电能计量装置误差的综合管理实际上是采用分段、分步式的管理方法，在《技术管理规程》中更注重电能计量装置的分类管理，将电能计量装置的类别进一步细化，并规定了各环节电能表、互感器准确度等级和计量二次回路电压降指标，力求将综合误差限制在一定的范围内，其管理模式是具有实际意义和可操作性的。

分类管理是电能计量装置技术管理中的一项重要内容，这里，我们首先有必要对电能计量装置分类和准确度配置作一阐明。运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要程度分五类（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）进行管理。其中，Ⅰ类电能计量装置：月平均用电量5GWh及以上或变压器容量为10MVA及以上的高压计费用户、200MW及以上发电机、发电企业上网电量、电网经营企业间的电量交换点﹑省级电网经营企业与其供电企业的供电关口计量点的电能计量装置；Ⅱ类电能计量装置：月平均用电量1GWh及以上或变压器容量为2MVA及以上的高压计费用户﹑100MW及以上发电机﹑供电企业之间的电量交换点的电能计量装置；Ⅲ类电能计量装置：月平均用电量100MWh及以上或变压器容量为315kVA及以上的计费用户﹑100MW及以下发电机﹑发电企业厂用电量﹑供电企业内部用于承包考核的计量点﹑考核有功电量平衡的110kV及以上的送电线路电能计量装置；Ⅳ类电能计量装置：负荷容量为315kVA以下的计费用户、发供电企业内部经济技术指标分析、考核用的电能计量装置；Ⅴ类电能计量装置：单相供电的电力用户计费用电能计量装置。

二、电能表的配置与管理措施

1、为了保证电能计量装置能够准确地测量电能，必须按照有关规程要求，合理选择电能表的型式、电压等级、基本电流、最大额定电流以及准确度等级。

２、采用正确的计量方式，减少计量误差。由于三相负载不平衡，中性点普遍有电流存在，而Ib=In-Ia-Ic所以，缺少电流Ib所消耗的功率，所以用三相三线电能表测量三相四线电能将引起附加误差。对接入中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相三线制电能表，其2台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用四线连线；对接入非中性点绝缘系统的电能计量装置，应采用三相四线制电能表，其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连线。如采用四线连接，若公共线断开或一相电流互感器极性相反，会影响计量，在进行现场检验中采用单相法测试时，由于每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致，将给测试工作带来困难，且造成测量误差。

３、在实际运行中，若用户的负荷电流变化幅度较大或实际使用电流经常小于电流互感器额定一次电流的30%，长期运行于较低载负荷点，会造成计量误差。为提高计量的准确性，应选用过载4倍及以上的宽负载电能表，特别是轻负载、季节性负载以及有冲击性负载的重要计量点就更需要配置宽负载的S级电能表。

三、电流、电压互感器的选用与管理措施

１、根据电流、电压互感器的误差，合理组合配对，使互感器合成误差尽可能小。配对原则是尽可能使配用电流互感器和电压互感器的比差符号相反，大小相等，角差符号相同，大小相等。

２、合理选择电流互感器变比。由于一次电流通过电流互感器一次绕组时，要使二次绕组产生感应电动势，必须消耗一部分电流I0来励磁，使铁心产生磁通。电流互感器的误差就是由铁芯所消耗的励磁安匝引起的。

电流互感器误差取决于互感器的比差、角差，而比差、角差又与外接负载阻抗Zb、铁心导磁率μ、铁心阻抗角α，铁芯损耗电量角φ有关。由互感器电流特性曲线、负荷特性曲线和误差特性表可见，二次负荷要控制在25%～100%之间，一次电流为其额定值60%左右，至少不得低于30%，才能使电流互感器运行在最优状态，从而降低电流互感器误差。

当实际负荷电流小于30%时，应采用二次绕组具有抽头的多变比或S级电流互感器，或采用具有较高额定短时热电流和动稳定电流，且接近实际负荷电流的小量程电流互感器。此外，应尽量避免继电保护和电能计量用的电流互感器并用，否则会因继电保护的要求而使电流互感器的变比选择过大，影响电能计量的准确性。

３、电流互感器二次容量的选择。接入电流互感器的二次负荷包括电能表电流线圈阻抗、外接导线电阻、接触电阻。所以，在选择电流互感器时，应从三方面考虑二次容量大小，通过选用电流回路负荷阻抗较小的表计，如用电子式电能表来满足二次容量的要求。还可利用降低外接导线电阻的方法，如电流互感器二次回路导线阻抗是二次负荷阻抗的一部分，尤其在大型发电厂、变电所则是其主要部分，它直接影响电流互感器的准确性。因此，当二次回路连接导线的长度一定时，其截面应按电流互感器的额定二次负荷计算确定，一般应不小于4mm2。

四、电压互感器二次回路电压降的管理措施

1、电压互感器二次回路导线截面的选择。电压互感器的负载电流通过二次连接导线及串接点的接触电阻时会产生电压降，那么加在电能表上的电压就不等于电压互感器二次绕组的端电压，这将造成电能表端电压对于二次绕组端电压的量值和相位上的变化，由此产生电能量的测量误差。一般用加大导线截面或缩短导线长度来减小TA二次回路电压降。当二次回路导线长度一定时，其截面应按允许的电压降计算确定，通常电压二次回路的导线截面应不小于2.5mm2。

２、采用专用的计量二次回路，不与保护、测量同回路。需要特别指出的是，在三相四线制或B相接地的三相三线制系统中的计量用电压互感器二次回路，应注意计量与保护用的零线彻底分离。如果共用或接法混乱，将造成两者在零线之间产生环流，致使电能表侧的中性点电位发生位移，从而导致电压降的增大且不稳定。

３、对35kV以上的计费用电压互感器二次回路，应不装设隔离开关辅助触点，但可装设熔断器，对35kV及以下的计费用电压互感器二次回路，应不装设隔离开关辅助触点和熔断器。二次回路装有熔断器时，还必须认真解决熔断器的选型问题，在实际运行中，熔断器两端的电压降一般应控制在数十毫伏以内。

４、尽量采用全电子式多功能电能表，减少表计使用数量，也是减轻二次负荷阻抗，降低TA二次回路电压降的有效途径。

五、电能计量装置综合误差理论的应用

为了提高电能计量装置整体计量性能，对于一些重要的计量点仍可用减小综合误差的概念来进行电能表、互感器误差的优化配置。如选配电能表时，应考虑互感器的合成误差，使电能表的误差和互感器的合成误差相互抵消；根据电流、电压互感器的误差，合理地组合配对，尽量减小互感器的合成误差等等。

当然，除了把握住上述的工作内容，我们还必须严格按照规程规定切实做好电能表、互感器的现场检验、周期检定（轮换）、随机抽检等相关环节的技术与管理工作。只有注重电能计量装置的全过程管理，才能更加行之有效地从根本上保障电能计量的准确、可靠和安全。