电能计量装置故障因素分析及防范措施

雷国盛

（广东电网公司珠海供电局，广东 珠海519100）

1 故障因素分析的必要性

深入分析电能计量装置的故障因素具有以下3个层面的必要性：（1）客户利益层面。电能计量装置是供用电双方关系的纽带，其计量精确度水平和管理水平不仅是电力企业健康发展的关键，更是保障电力用户合法利益的关键。如果计量装置出现问题，就会对用户用电产生不利影响，还可能导致用户遭受经济损失。因此，将电能计量装置故障因素分析透彻并实施一系列预防措施，尽量避免故障或尽可能降低故障率，确保计量精确度，在保障电力用户权益的同时也体现了现代供电企业的社会责任感。（2）电力公司效益层面。正如天平之于买卖双方的重要性一样，电能计量装置保证了电力交易的公平公正性，电力公司对电网建设的投资均需通过电费的形式进行资金回收，以保证企业正常稳定发展。因此，电能计量装置的良好运作，在减少电能损失的同时更对提升电力公司效益起到了积极的推动作用。另外，根据电力公司的精细化管理要求，电能计量装置故障因素细化分析是一项重要的工作。（3）电力公司社会形象层面。电力公司社会形象的建立是一个逐步的过程，其涉及方面众多，但其中最关键的因素之一便是提供准确的计量方式，保证电力用户的合法利益，避免因计量问题陷入与电力用户的纠纷之中，进而影响电力公司的社会形象。

2 谐波因素的分析及防范措施

2.1 谐波对电能计量装置的影响分析

谐波对电能计量装置的影响主要由有功功率不为0和响应特性2方面构成，本文根据谐波的固有特点，只对单一谐波源进行分析。

2.1.1 谐波源的负荷功率

如图1和图2所示，其中P1和P2分别是谐波源的实际有功损耗和基波有功功率，P为电网供给谐波源的有功功率。

图1 典型供电系统

图2 供电系统等值图

可以得到P1＋P2＝P，假设P2转化为Px注入电网，则有：

式中，Ix为谐波源注入电网的第x次谐波电流；Rx为谐波源在电网侧的等值电阻；Ux为谐波源在母线上产生的x次谐波电压；φx为Ux和Ix的夹角。

这样谐波源负荷总功率较基波功率多出一个Px，不仅污染了其所注入的电网，更会造成电能计量装置少计的情况。

2.1.2 非谐波源的负荷功率

从上述分析可以得到，基于母线谐波电压的影响，非谐波源负荷功率中由于少了一部分有功（Px），因此非谐波源对电网造成污染时会导致电能计量装置出现多计的情况。

2.2 谐波对电能计量装置影响的防范措施

综合上述分析，只有通过谐波抑制和治理，消除谐波功率Px，才能从根本上消除因谐波造成的电能计量装置故障。但是完全消除谐波在实际工作中困难较大，故可采取以下防范措施：（1）加强技术监督和用电稽查。谐波接入电网都是有限值的，但经过一段时间谐波源可能会无节制地扩大，这时就需要通过技术监督和营销稽查加强对谐波源的管理，确保谐波接入符合接入方案要求。（2）督促装设消谐装置。通过消谐装置的装设在最大程度上降低谐波对电能计量装置的影响，并减少对电网的污染。（3）对电能计量装置应用比例误差校正方法。现阶段的研究发现，可以利用电能计量装置的比例误差校正方法较好地消除谐波带来的计量误差，这里不再赘述。

3 过负荷因素的分析及防范措施

3.1 过负荷对电能计量装置的影响分析

3.1.1 过负荷对电能表的影响

（1）感应型电能表。对于感应型电能表，当负荷电流高于额定电流时，随着负荷电流的增大，铁芯电流值会接近饱和，这样就增大了装置误差曲线率，从而造成电能表计量故障。（2）全电子式电能表。对于全电子式电能表，当负荷电流超过表计额定电流10%以上时，会出现负方向的误差。随着表计中负荷电流的增大，电流互感器就会随之接近饱和，加大误差曲线率，从而造成电能表计量故障。

3.1.2 过负荷对二次回路的影响

由于导线的特性，其阻抗会随着温度的升高而增大。在过负荷的情况下，电流回路中各触点的温度要比导线温度增大得快且高一点，这样接触电阻随着温度的升高也会增大得快一点，从而使二次回路的阻抗增大。根据有关测试数据，环境温度为40℃左右，回路有4个以上触点时，长度为100m、截面为4mm2的铜导线的回路阻抗将增加0.4Ω左右，即二次负载增加10VA左右，对二次负载为30VA、0.2级的电流互感器，其误差将增加－0.06%左右。由此可以看出，过负荷对二次回路的影响较大。

3.1.3 过负荷可能造成接线端子损坏

目前表计接线端子处基本为铜铝过渡状态，该类接触比较容易发热，过负荷电流的流过将使其温度升高十分迅速，容易引起接线端子损坏，从而导致电能计量装置工作状态不佳。

3.2 过负荷对电能计量装置影响的防范措施

根据过负荷类型及根源，建议采取以下防范措施：加强把控设计关，严格按照相关规程设计；选择合理的TA电流以及TA的二次容量；安装匹配的无功补偿装置；选择合适的表计。

4 雷击因素的分析及防范措施

4.1 一起雷击事件

某企业在一场雷雨过后发现其电能表出现异常，表现为表计有时正转有时反转。通过现场测试进一步发现，表计在有正常负荷时正转但较慢，而在轻载或空载时反转。后经过拆卸检查发现，表计内部电压线圈绝缘被击穿。从这一事件可以看出，如果雷击过电压击穿表计元件，必然会造成表计故障。

该类现象较多集中在水产养殖、农业耕作以及一些关口的电能计量装置上发生，主要原因是该类电能计量装置周边环境空旷，较易引雷，而雷击形成的过电压或感应电压会造成绝缘击穿，引起计量装置故障。

4.2 雷击对电能计量装置影响的防范措施

（1）根据低压线路有关技术规定和标准，宜采取绝缘子针脚接地，防止雷击过电压事故扩大，烧毁连接在线路上的其他设备。（2）应按照规定装设避雷器或防浪涌装置，防止电能计量装置被雷击过电压烧毁。（3）用电管理部门应加强对电能计量装置的例行检查和用电稽查，在特殊天气应安排巡查，发现问题及时处理，以防出现电能计量装置故障。

5 结语

综上所述，本文通过对谐波因素、过负荷因素以及雷击因素的深入分析，介绍了这3类因素带来的电能计量装置故障，并针对各类因素的特点和成因，给出了一些防范措施。当然，如果出现了电能计量装置故障，除了采取必要的措施外，还应当及时启动电量追补工作，减少因计量问题造成的经济损失。希望本文的内容能为电能计量装置的故障因素分析和防范提供借鉴。

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