10 kV配电网电能计量方式改进

谭飞

(云南电网公司曲靖供电局，云南 曲靖 655000)

1 前言

10 kV电压等级的配电网在当前城市和农村电网中应用广泛，配电网的线损和用电管理，在各个电压等级中难度是最大的。为适应各种不同性质的用电负荷，选择合适的电能计量方式，确保电能计量装置的准确性、可靠性，对于电网线损平衡、电量结算，以及维护供用电双方的利益最为关键。10 kV电力系统按接地方式不同分为中性点绝缘和非中性点绝缘两种方式。中性点绝缘系统属于三相三线制供电系统，中性点非绝缘系统属于不完全三相四线制供电系统。根据规定，10 kV配电网应选择V/v方式接线，但在实际应用中，发现这种计量方式存在一些固有的特点，在10 kV配电网末端计量中会产生较大的误差，严重影响计量准确性，以下从工作原理和运行环境等方面进行分析，并提出改进措施。

2 两种电能计量方式比较

2.1 V/v接线方式

中性点不接地系统中，流过中性点的电流为IA+IB+IC=0，IA=－ (IB+IC)，也就是说，任一相电流等于其他两相相等电流的向量之和。因此，对于中性点不接地方式，电能计量装置科采用V/v接线方式，即电流互感器TA串接在A、C相上，电压互感器TV并接在线电压UAB和UBC上，并配置三相三线制两元件电能表计量。在两元件电能表中，第I元件所承受的电压为UAB，流过的电流为Ia，电压与电流夹角为30°+φ;第II元件所承受的电压为UCB，流过的电流为Ic，电压与电流夹角为30°－φ。三相三线制两元件电能表功率计算表达式如:

公式中，φ为功率因数角。依据IA+IB+IC=0，在三相负荷对称时，IA与IC的数值相等，V/v接线方式能够正确计量三相功率。但当φ角为60°时，A元件停止计数;当φ角大于60°时，A元件倒计数。V/v接线方式时电能计量装置接线如图1所示。

图1 电能计量装置V/v接线

2.2 Y/y0接线方式

在中性点不绝缘系统中，电能计量装置主要采用Y/y0接线方式，如图2所示。

从图2中看出，A、B、C三相线路都分别配有电压互感器和电流互感器，并配置三相四线制三元件电能表计量。三相四线制三元件电能表计量功率表达式如公式2:

由于采用了分相计量，从以上公式计算原理看，无论在电压、负荷是否对称的情况下，这种方式都能够正确计量电能。

图2 电能计量装置Y/y0接线

2.3 V/v接线方式固有的不足

由于上述10 kV配电网的特点，其在正常运行时，电能计量装置会由于以下原因会产生电压不平衡、负荷不平衡以及功率因数cosφ变化。

1)高压侧断线 (保险熔断)造成三相电压不平衡。当TV高压侧某相断线或保险熔断时，由于PT还会有一定的感应电压，二次侧对应相电压降低，但不为零，而其余两相仍为正常电压，三相电压和不再为0，因断相造成三相电压不平衡，开口三角形处也会产生不平衡电压，输出零序电压。

2)低压二次断线 (保险熔断)造成三相电压不平衡。当TV低压某相二次断线或保险熔断时，熔断相电压降低，也不为零，其余两相为正常电压，三相电压和不再为0，但因一次三相电压平衡，开口三角形不会产生不平衡电压 (这点也可以作为判断电压互感器高压或低压保险熔断的重要判据)。

3)用电负载不平衡。如上所述，10 kV配电网中用电负荷的性质各异且数量巨大，特别是公用事业、居民用电，接入A、B、C三相线路的负载几乎都不平衡，甚至是极端不平衡。即使是工厂动力用户，也经常存在三相负载分配不均的现象。

4)负载性质不同导致功率因数cosφ变化。目前广泛使用的电动机、变频空调、节能灯、调压器、整流装置等负载，都是电感性质，电感越大，有功电流滞后电压的角度φ就越大，功率因数cosφ就越小，在电能表上产生的有功功率和力矩也越小，导致电能表慢走甚至停走。

从以上分析可以看出，在10 kV配电网中采用V/v接法的三相三线制电能计量装置，由于其工作原理的限制，当电压、负荷不平衡和接入电感性负载时，电能表将少计量或不计量，使供电企业蒙受较大的经济损失，并对线损四分管理造成较大的影响。另外，在实际工作中，V/v接法只能测量线电压而不能测量相电压也是它的局限性。

3 结束语

由于采用了分相计量，无论在电压、负荷是否对称，负载性质是否复杂 (电感性)的情况下，Y/y0接线方式都能够正确计量。而且，该接线方式无论是在三相三线或三相四线制回路中，既能测量线电压也能测量相电压，应用范围广阔。

从实践角度出发，近年来，10 kV配电网末端计量的电能计量装置，全部采用了Y/y0接线三相四线制计量方式，计量准确度高，运行可靠性好，能有效维护供用电双方的合法权益，对电量计收和线损平衡计算也带来了很好的技术保证。在各电压等级的系统变电站里，绝大多数情况下三相负载都是平衡的，且电压波动很小，负载性质单一，V/v接线方式就能发挥其计量准确性。同时，V/v接法一次绕组没有接地，在系统发生单相接地故障的时候V/v接线方式不易引起系统谐振，这也是其最大的优点。因此，可以在变电站母线侧采用V/v接线方式配置电能计量装置，以节省一次投资和运维成本。

［1］DL/T 448－2000.电能计量装置技术管理规程［S］.

［2］电力行业职业技能鉴定指导中心.装表接电 (第2版)［M］.北京:中国电力出版社，2008，11:603.

［3］郑尧，李兆华，谭金华，等.电能计量技术手册［M］.北京:中国电力出版社，2001.

［4］孙成宝，刘多斌.装表接电 (供用电工人技师培训教材)［M］.北京:中国电力出版社，2005.