降低电压互感器计量二次回路压降提高电能计量准确率

2014-07-02李娟王志刘瑞芳

山西电力 2014年5期

关键词：出线电能表互感器

李娟，王志，刘瑞芳

（1.大唐太原第二热电厂，山西太原030041；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

降低电压互感器计量二次回路压降提高电能计量准确率

李娟1，王志1，刘瑞芳2

（1.大唐太原第二热电厂，山西太原030041；2.国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原030001）

降低电能计量误差、减少由电能计量误差引起的电量损失是发电厂电气仪表专业工作的重点，实践证明，形成电能计量误差的多种因素中，以电压互感器二次回路中压降所产生的误差最为突出。通过分析电压互感器二次回路压降产生的原因，提出降低二次压降的技术措施，从而提高电能计量的准确率，提高发电厂的经济效益。

电压互感器；电能计量；压降；空气断路器

电能计量误差是由多种因素组成，如电能表、电流互感器、电压互感器的基本误差，以及电压互感器二次回路压降等。通常情况下，电能表、电流互感器、电压互感器基本误差均符合国家有关规程规定，此时电压互感器二次回路中从互感器出线端子到电能表接线端子之间的电压降（简称为PT二次压降），会使电压量的测量产生偏差（小于电压真值），这时会使电能表所计量电量产生负误差（即少计电量）。PT二次压降问题普遍存在于发、供电企业中，因此，《电能计量装置技术管理规程》中对二次压降做出规定，要求电压互感器二次回路电压降不得大于其额定二次电压的0.2%。

1 电压互感器计量回路二次压降产生的原因

电压互感器计量回路二次电压降是指电压互感器二次侧接线端子到电能表电压接线端子之间的电压幅值和相位角的损失。发电厂送出线将电能输送上网，其电压互感器通常安装于户外，其二次侧接线端子位于GIS柜内，距离安装于发电厂电子设备间电度表屏的电能表距离较长，且中间经过了端子排、空气断路器、保险端子等，因此不可避免地存在回路阻抗。该阻抗包括电缆线芯阻抗、接线端子空气开关接触电阻、保险丝内阻等，二次回路电流流经这些阻抗时，自然会产生一定压降。其中电缆的阻抗占较大比重，因为电压互感器二次回路电缆较长，而电缆线芯的截面积大小对其阻抗具有较大影响，为降低二次压降，《电能计量装置技术管理规程》中对电缆材质及截面积做出了规定，要求互感器二次回路的电缆必须使用铜质单芯绝缘线，且连接导线截面积应根据其允许的电压降计算来确定，但至少要大于2.5mm2。

2 降低电压互感器计量二次回路压降的措施

电压互感器二次侧出线端子与电能表接线端子之间的回路阻抗，是接线端子的接触电阻、保险丝电阻、二次电缆线阻抗、切换继电器触点接触电阻的总和，减小电压互感器计量二次回路阻抗值、减少二次回路中连接部件数量、使用电压互感器二次回路专用接线端子及空气断路器，能明显减小电压互感器二次回路总阻抗，从而降低电压互感器二次压降。

2.1 减小电压互感器二次回路电缆线芯总阻抗

导线电阻R=ρ（L/S），ρ为导线电阻率，取决于导线材质，在电气回路中，通常使用铜质导线，因为其电阻率较低；L为导线长度，S为导线截面积。

由该公式可以看出，导线的电阻与其截面积成反比、与其长度成正比，因此在按合理走向敷设电缆的同时，应尽可能并接多条线芯，以增加电压互感器二次侧出线端子到电能表接线端子之间的截面积。如果二次侧电缆线芯截面积过小且长度过长，会使二次回路阻值增大，此时即使二次回路中流过的电流很小，二次回路压降值也有可能超过规程的标准。因此，采取多芯并接的方法增加电压互感器计量回路二次侧电缆线芯截面积是降低二次回路阻抗值的有效方法。

2.2 减小电压互感器二次回路中各元件之间的接触电阻

电压互感器二次回路中有多种电气元件，如空气断路器、保险丝、电压端子等。设备长期运行中，由于环境等多种因素的影响，可能会出现锈蚀、松动等现象，造成回路中接触电阻增大的问题。因此应定期检查电压互感器计量二次回路中各电气元件的连接是否良好，并做好电阻测定和记录工作，防止出现因锈蚀、松动等接触不良情况引起的接触电阻增大现象。另外，电压互感器二次回路中，应使用标准电压端子、计量回路专用空气断路器，保险端子也应保持接触面干净紧密。

2.3 减小流经电压互感器二次回路的电流

电压互感器计量二次回路中，不得接有其他专业电气元件，如继电保护装置、测量用仪器仪表等，即继电保护回路、测量回路与计量回路分别使用各自专用的电压互感器二次绕组，减小计量回路中的负载电流，也能有效地降低计量回路二次压降。《电能计量装置技术管理规程》中对此也做出了相应的规定：“电能计量配置计量专用电压互感器二次绕组，其二次回路不得接入与电能计量无关的设备”。

2.4 取代传统的熔丝保险或普通空气断路器

用高性能的电压互感器回路专用空气断路器取代传统的熔丝保险或普通空气断路器。传统的保险丝阻值较大，保险座上下口有时就能产生近1 V压降，普通空气断路器的接触电阻也较大（通常在0.1～0.2Ω之间）。但出于安全或便于检修维护等原因，电压互感器二次回路中一些电气元件之间会使用保险座或空气断路器连接，而高性能电压互感器回路专用空气断路器的接触电阻只有0.01～0.02Ω，用其替代保险座或普通空气断路器，能有效地防止随着设备运行时间增加而保险丝发热、普通空气断路器接触电阻大等因素造成的阻抗增大的现象。

2.5 定期检测电压互感器二次侧压降

运行中的电能计量回路，由于环境的多种因素，其二次回路电阻值会发生变化，因此定期检查回路各电气元件的连接情况、定期测试电压互感器二次压降，能有效地防止由于压降超标给电能计量造成的误差，及时准确地反应电能的输送。《电能计量装置技术管理规程》规定要对运行中的电压互感器二次回路每2年至少要进行1次二次压降测试检验，测试发现二次回路电压降超差时必须及时查明原因并在1个月内处理，保证其误差符合国家标准。

3 减小电能计量误差的实践

降低电厂各送出线线路电压互感器二次计量回路压降，减小电能计量误差的实践。太原某电厂共5台发电机组，5条送出线，分别将电能输送上网至220 kV向阳变电站和220 kV赵家山变电站。各条送出线路关口电能表均安装在电子设备间，距离GIS柜大约300～400m，计量回路使用专用电压二次绕组，为提高电能计量精度，降低电能计量误差，每季度定期与山西电科院、太原供电公司共同对送出线电流互感器、电压互感器、电能表进行基本误差测试，也定期进行电压互感器二次压降测试。

3.1 电能计量误差产生原因分析

由表1可见，在组成电能计量误差的因素中，PT二次压降引起的误差所占比重较大，接近于《电能计量装置技术管理规程》规定。而降低PT二次压降问题，能使电能计量误差有明显下降。在2012年电压互感器二次压降定期测试中，经山西电科院检定，211送出线二次压降为0.68%，误差大于规程规定，这使解决PT二次压降问题更加紧迫起来。

3.2 电压互感器计量回路二次压降原因分析及解决方法

由表2可以看出，在产生电压互感器二次回路压降的原因中，各条送出线截面积大于《电能计量装置技术管理规程》中“2.5mm2”规定，回路中端子也使用了电压回路专用端子，并且保证接触良好。因此，更换电压回路断路器能使回路阻抗减小，提高了关口电能计量准确率。

表1 电能计量综合误差因素分析表

表2 PT二次压降误差产生因素分析表

经实际测量，原沈阳东牧电器有限公司生产的DZY1/G3断路器的接触电阻为0.151 2Ω，而北京人民电器厂有限公司生产的GMT32/3220计量回路专用断路器的接触电阻只有0.015 09Ω。在二次回路中，电压经过2个空气断路器后（如图1），由于接触电阻较大，必然形成一定的压降。

更换为专用空气断路器后，单相电阻减少了0.272 2Ω，经现场实际测量压降减少0.003 6 V。

图1 二次回路电压流经途径

3.3 降低PT二次压降后带来的经济效益

以300MW机组211送出线路为例：电能表2011年全年计量电量191 158.92万kW·h，二次电流平均每天2.57 A。压降减少后，全年可追回电量66 705.869 kW·h。

于是，该厂电气仪表班将207、208、209送出线电压互感器二次计量回路断路器也相继进行更换，回路阻抗均有所下降，二次压降有所减少（如表3，图2），降低了送出线电能计量误差，提高了计量精度。

Reducing Secondary Circuit Voltage Drop and Increasing the Accuracy of Electric Energy M easurement

LI Juan1，WANG Zhi1，LIU Rui-fang2
（1.Datang Taiyuan Co-generation Power Plant，Taiyuan，Shanxi 030041，China；2.State Grid Shanxi Electric Power Research Institute，Taiyuan，Shanxi 030001，China）

Itis important forelectric instrumentdepartment to reduce energymeteringerrorandmitigate electric energy loss caused by theerror.Practice has proved thatamong the variety of factors leading to the energymetering error，the error caused by voltage drop of the transformer secondary circuit is themost prominent one.By analyzing the causes of the voltage drop，technicalmeasures to lower secondary voltage drop are proposed，thereby the accuracy ofenergymeasurement is improved and economic efficiency of power plants is increased.

potential transformer；electric energymeasurement；voltage drop；air circuitbreaker