电能表现场校准及相关问题

马云飞 / 惠州市质量计量监督检测所

0 引言

能源计量的核心是能源计量器具，只有按照GB 17167-2006《用能单位用能器具配备和管理规则》合理配置计量器具，并且计量准确，才能保证对企业的能源状况进行科学统计和分析，给企业的节能减排工作提供可靠、准确的数据。

1 电能表的在线校准

交流电能表为体现企业用电量的最直观的终端计量器具。目前对于电能表的现场校准时采用电能表在线校准标准装置，在不断电的条件下，以实时的工作负载，对电能表的接线、接线误差进行在线校准。采用的是实负荷法，电能表校准仪的电流回路与被校准电能表的电流回路串联，电能表校准仪的电压回路与被校准的电能表电压回路并联，在电网的实际电压、电流、功率因数下，比较得出被校准交流电能表校准点的误差。

电能表在线校准的优点在于：

1）避免了企业拆装电能表而引起的停产和所产生的拆装耗费劳动力。

2）在线校准更能反映电能表在实际工作条件下，能否保证电能计量的准确性。实验室中校准好的电能表基本误差都较小，但在实负荷下，由于计量方式的不合理、运行方式的改变、选型不符合要求、电压互感器二次回路电压降过大、接线错误等，造成的计量误差可能达到百分之几百。

3）为电能表的量值溯源提供方便、节省时间。

2 企业电能计量

2.1 现状

GB 17167-2006主要将能源计量的配备和管理分为用能单位、主要次级用能单位、主要用能设备3级，并对这3级进行重点监管。实际情况中，电能表作为电能基础设备在企业内部处处可见，从企业输入端到生产部门、生产线、重点用能设备都配备了各种类型的电能表。但是大部分企业由于对能源计量理解不深入、重视不够，仅对出入端的电能总表进行计量，而忽视了各级用能单位里的电能表的计量准确、安全、溯源。

2.2 现场校准问题

首先现场校准由于本身校准方法的限制受到以下几个因素的影响，给工作的开展带来了一定的困难。

1）实际负载过小，功率因数低。国家规范要求在负载电流不低于电能表标定电流的10%和功率因数不低于0.5时，才能现场校准，否则数据无法保证准确。

2）电能计量设备陈旧，接线不便。现场校准仪需配备了钳形电流互感器，并且接线时也要注意线路本身陈旧造成的开路风险。

3）现场温差过大，电压偏离额定值超过±10%。主要出现在生产线第一线。

3 电能表现场校准

3.1 校准结果

在2013年对本地区20余家重点耗能企业的电能表进行了现场校准，共500多只。校准结果显示计量不准比例为12%，见表1。

表1 电能表校准结果统计

不难看出，导致企业电能计量不准的主要原因为接线错误和电能表本身超差。而除去电能表本身质量问题约占4成以外，因为接线错误、选型不合适等其他原因造成的计量失准达到了6成，这6成在实验室检定过程是没办法发现其计量问题的，只有通过现场校准才能发现这些影响因素，判断电能表实负荷条件下的误差情况。因此电能表的现场校准很有必要。

3.2 问题

通过现场校准的数据，找出计量失准问题的因素并分析实际案例。

针对常见的三相三线制与三相四线制电能表出现的计量是否准确的问题，归结为从接线方式和电流这两方面进行判别。

首先是接线方式：对于三相三线制电能表，经过互感器接入，考虑到互感器极性正确和无断线时，由6种电压接线和8种电流接线可组成48种接线。其中电压为正相序的接线方式24种，只有一种接线方式正确：IaUab、IcUcb；电压为反相序的接线方式为24种，只有一种接线方式正确：IcUcb、IaUab。另外可根据它们的余弦函数值(x1)和(x2)，求出A，C相的功率因数角分别为φa= arccos（x1）-30°、φc= 30° - arccos（x2）。判断正确的条件为φc= ±10°= φa。对于三相四线制电能表，相对简单，只要任一相的电流极性相反，相电压和相电流的夹角大于90°即可视为出现错误。

其次是电流判断条件：对于三相三线制电能表，电流不平衡度设定为Ibd＞ 15%，其中Ibd= [（IC- IA）/IC]×100%。通过检测电流的不平衡度，可以监测电流互感器本身工作情况和二次回路是否有开路或有两点接地现象。而对于三相四线制电能表，以三相中的最小项Imin和最大项Imax，其中Ibz=（Imin/ Imax）×100% = 75%，超出这个范围就有可能是电流回路出现被分流或者两点接地的现象。

3.3 案例

3.3.1 案例一

某冶炼厂，其电能计量装置采用了三相三线制电能表。现场校准装置显示其Uab与Ia之间的余弦夹角值为0.562，故A相的功率因数角为φa= arccos（0.562）-30° = 25.81°，超出了 10°的范围，经过检查，A相电流接反。

3.3.2 案例二

某水泥厂，采用高供低计的接线方式，三相四线电能表经过互感器接入。电能表现场校准电流分别为Ia= 1.751 A，Ib= 1.725 A，Ic= 1.046 A，则对于电流进行验算，有Ibz= 1.046/1.751×100% = 59.73%，低于70%的判断条件，发现问题。经过检查，C相互感器变比选择错误，及时更正后计量正常。

4 结语

电能表的现场校准在能源计量和企业内部计量控制中都有很重要的作用。针对目前现场校准工作中存在的不足，未来的发展趋势应该是一方面开发精度更高的标准器（目前的标准器大多只能校准0.5级及以下的电能表），完善校准设备的安全防护措施；另一方面对规程规范进行不断更新和修订，针对原JJF 1055-1997 《交流电能表现场校准技术规范》的不足，尽快推出比较完善的新国标，以便更好地开展能源计量工作。

[1]辽宁省质量技术监督局. JJF1055-1997[S]. 北京：中国计量出版社, 1997.

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