如何有效降低二次压降对电能计量的影响

2014-12-16邬依昆

江西电力 2014年6期

邬依昆

（国网抚州供电公司，江西抚州 344000）

0 引言

电能计量直接关系到供电企业和用户的经济利益，正确的电能计量对核算发、供电电能，综合平衡及考核电力系统经济技术指标，节约能源，合理收取电费等都有重要意义。在电力系统中开展电能计量的综合误差测试是实现电能正确计量的基本技术措施之一。电能计量的综合误差包括电能表、电流互感器、电压互感器的计量误差以及电压互感器到电能表的二次回路线路压降。当电能表、互感器的计量误差符合国家有关规程规定时，由电压互感器二次侧到电能表端子之间二次回路线路的电压降(简称为TV 二次电压降)，将导致电压量测量产生偏差。这时如何做好TV二次回路压降的管理与改造工作，对保证电能计费的公正合理意义较大。

1 电压互感器二次回路压降故障造成的损失

TV是一次和二次回路的重要元件，向测量仪表、继电器的线圈等供电，能正确反映电气设备的正常运行。近年来，经常发生TV 二次接线故障，不但直接影响二次回路的安全运行，还带来一定的经济损失。故障现象：某变电站每当春秋阴雨季节或天气潮湿、有大雾时，中控室就会经常发出单相接地或电压降低信号，经值班人员切换电压表，有一相或两相电压指示下降，另两相或一相电压指示值不变，报告地调请电气二次班前来处理。电气二次人员对二次回路及继电保护触点进行了打磨，对保护的继电器进行了整定，均未发现异常。经多方查找，发现35 kV母线TV的二次接线的线头长年老化，有放电的痕迹。经分析，这种户外式TV 的二次接线引出端比较短，二次配线时所留线头端子比较短。一般正常运行时，由于北方气候干燥，常年少雨、灰尘大，空气中的污物比较多。当天气是阴雨或潮湿时，就会在TV的二次接线表面形成一个导电层构成回路，致使电压互感器的二次侧发生单相接地或电压降低。但这不是真正线路上的接地和短路，只是二次回路保护误发信号，造成故障，影响了二次回路的稳定运行，造成一定的经济损失。

电压互感器装置在变电设备现场，二次电压需要通过几十米至几百米的电缆及各种辅助接点接到控制室，供继电保护、自动装置、测量仪表的电压线圈及电压回路。这些负载的大小，决定了二次回路电流的大小。由于二次回路电缆导线和各种辅助接点直流电阻的存在，在电缆两端产生了电压降，使负载端电压低于TV 端电压，产生了幅值(变比)和相角误差。其误差大小决定于二次回路直流电阻大小，负载大小(二次电流大小)、性质(负载功率因数)及其连接方式。

例如：某省网年售电100亿kWh，TV二次压降平均为1 V，按TV二次额定电压为100 V计算，漏计电能为1亿kWh，按0.2元/kWh计算，损失电费2000万元。

某发电厂110 kV I 段电压互感器二次回路压降为0.62%。110 kV I 段电压互感器二次回路压降超标，直接影响到3号发电机关口电能表计量装置的准确计量。3 号机每年平均上网电量为2 亿kWh，丢失电量△W=W×0.62%=1 240 000 kWh，即年损失电量达124万kWh。

从上述例子中，可以看出TV二次压降直接影响电能量计量的准确度，由于TV 二次压降的单向性，致使电力企业漏计电能，导致巨额经济损失；同时对电力系统安全运行也是一种潜在的威胁。

2 电压互感器二次回路的接线形式

现场运行中按照电压等级的不同，TV 二次回路采用了不同的接线形式

2.1 10 kV至35 kV电压互感器二次接线

TV 一次侧(高压侧)有熔丝，二次不设熔丝和任何其他保护设施，以减小TV 二次回路压降。从TV与电能表距离的远近进行如下分析。

TV与电能表相距较远(一般大于10 m)。为了在测量TV 压降时，不断其一次侧刀闸进行试验接线，采用图1所示接线形式。TV二次出线进专用接线盒A，由于一般情况下TV 二次端子与接线盒A 之间的距离小于0.5 m，可不考虑两者之间的电压降。测量TV 二次压降时，二次电缆线从接线盒A 接至电能表专用接线盒B，即可测出其间的电压降。采用这种接线方式开展测试工作安全、方便。

图1 不断一次侧刀闸接线

当TV与电能表相距较近时，在实际电力客户接线时又分为2种情况。

1）电能表直接装在TV柜上(如手车柜)，TV二次电缆直接进入电能表接线盒B，二次导线截面积大于4 mm，如图2所示。电能表与TV 二次端子之间连线距离小于l m，一般不考虑电压降误差，但至少应每2年1 次在停电的情况下检查和处理TV 二次端子接头生锈、腐蚀等情况。

图2 TV二次电缆直接进入电能表接线盒B

2）TV二次通过插件接至电能表接线盒，如图3所示。这种接线方式一般是TV装在手车柜上，用上电后就不再管理，压降不易侧试。实际这类“插件”操作频繁，接触电阻不能忽略。

图3 二次通过插件接至电能表接线盒

2.2 110 kV及以上电压互感器二次接线

TV一次侧没有熔丝，TV二次侧必须装设保护设备(熔丝或快速空气开关)，防止TV 二次短路。对于进线供电的情况，为了保证计量准确，便于加封，装设专用TV 端子箱，接线方式如图4所示。将接线盒A和快速开关ZKK装于TV二次箱内，二次电缆从快速开关ZKK 直接接到电能表接线盒B，可测量出从接线盒A到电能表之间的电压降，同样TV二次端子接头应至少2年1 次检查和处理锈腐等情况。ZKK 应使用单相的快速空气开关，便于对TV进行一相一相的测量，同时测量时应有足够的操作距离，保证工作人员的安全。TV 电缆首端、中端和末端保护层金属部分一定要可靠接地，以屏蔽外磁场感生的电势，保证电压降测量的准确性。

图4 装设专用TV端子箱

3 降低二次压降的措施

由于TV二次压降直接影响电能计量的准确性，甚至对系统稳定运行产生不良影响，为此人们在改善二次压降方面做了大量工作，归结起来可以分为降低回路阻抗、减小回路电流和补偿法等三大类降低二次压降的措施。下面就这三种降低二次压降措施进行细致分析。

3.1 降低回路阻抗

所有关于二次压降及降压措施的文献中，当分析二次压降的成因时，TV 二次回路阻抗是第一个被关注的参量。根据前面分析的结果，TV 二次回路阻抗包括：导线阻抗、接插元件内阻和接触电阻等3个组成部分。

1）导线阻抗。由于TV二次回路的长度达100 m至500 m之间，而且导线截面积过小，因而二次回路导线电阻成为回路阻抗中最被关注的因素。为此在《电能计量装置技术管理规程》中，对计量用TV二次回路的侧试作出了相关的规定：互感器二次回路的连接导线应采用铜质单芯绝缘线。对电压二次回路，连接导线的截面积应按允许的电压降计算确定，至少应不小于2.5 mm。在实际工作中，TV二次回路线路的截面积一般选在6 mm。但无论若何选取导线截面积，导线阻抗是存在的，只是量值的大小而已。

2）接插元件内阻。考虑到TV二次回路中存在刀闸、保险、转接端子和电压插件等接插元件，在不考虑接触电阻的前提下，各元件的自阻和可以认为是一个定值，该值很小，并且不易减小。

3）接触电阻。许多文献指出，在TV 二次回路阻抗中，接触电阻占很大的比重，其阻值是不稳定的，受接触点状态和压力以及接触表面氧化等因素的影响，阻值不可避免地发生变化，且这种变化是随机的，又是不可预测的。接触电阻的阻值在不利情况下，将比二次导线本身的电阻还大，有时甚至大到几倍。测试中，二次线压降通常都比计算值大许多，其根本原因就是没有估计到接触电阻有如此大的变化。

从上述分析中，可以清楚看到，TV二次回路阻抗的三个组成部分中，可以通过增加导线截面积降低导线阻抗；接插元件内阻基本不变；接触电阻占主导地位，且其阻抗变化具有随机性。于是得到降低TV二次回路阻抗的具体方案为：TV二次回路更换更大截面积导线；定期打磨接插元件、导线的接头，尽量减小接触阻。但无论采取何种处理手段，都只能将二次回路阻抗减小到一个数值，不能减小到零。

3.2 减小回路电流

一般情况下，TV二次计量绕组与保护绕组是分开的，计量绕组负载为电能表等，负载电流小于200 mA，因而现场测试若发现TV一次回路电流大于200 mA时，可采取以下措施减小电流：

1）采用专用计量回路。目前TV二次一般有多个绕组，且计量绕组与保护绕组各自独立,否则TV二次回路电流较大。

2）单独引出电能表。专用电缆对于计量绕组表计较多的情况，即使该绕组负载电流较大，但通过专用电缆的电流因只有电能表计的负载而减小，因而电能表计回路的TV二次回路压降也较小。

3）选用多绕组的电压互感器。对于新建或改造TV的情况，有的TV有两个二次主绕组和1个辅助绕组，可取主绕组中的1个作为电能计量专用二次绕组，这样该回路因只接有电能表而使电流较小，从而压降也较小。

4）装设电子电能表。电子电能表功能全，往往1只表可代替有功、无功，最大需量及复费率等表，因而可减小电能表计数量，同时电子电能表输入阻抗高，单只表负载电流只有30 mA左右，因而使得TV二次回路电流大大降低，压降也就较小。

3.3 补偿法

电能表计端并接补偿电容，由于感应式电能表电压回路为电压线圈，电抗值较大，使得流过电压线圈的电流即TV 二次回路电流无功分量较大，TV 二次回路负载功率因数较低。采用在电能表电压端子间并接补偿电容的方法，可以降低TV二次回路电流的无功分量，从而降低TV 二次回路电流，达到降低压降的目的。实际并接电容时，应选好电容值，一般以压降的角差最小为最佳选值。还应注意电容的耐压，以保证可靠性。但是此措施由于未被有关部门完全认可，所以并未被广泛采用，建议慎重使用。