低负荷下计量设备对电能计量的影响分析

魏 超，王秀红（国网营口供电公司,辽宁 营口 115000）

低负荷下计量设备对电能计量的影响分析

魏 超，王秀红
（国网营口供电公司,辽宁 营口 115000）

经济发展促使着电力需求量的爆发式增长，与之相匹配的电能计量也应该不断进步和精准化。本文主要从发电、输电、配电、用电四个层次分析了计量设备对电能计量的影响，并针对这些影响提出了具体的解决措施。希望本文的写作能为电能计量的准确性提供参考。

低负荷；计量设备；电能计算

在电网运行过程中，电能计量的准确性直接关系到电力供应的效果。因此，计量设备对电能计量的影响也日益受到人们的重视。目前，低负荷下电能计量主要受到这几方面影响：电流互感器误差、电压互感器误差、电能表误差以及回路部分二次压降误差等。因此，提高这几种计量设备对电能计量的精准性，能够有效推动我国电力计量的发展。

1 低负荷下互感器对计量的影响及应对措施

低负荷环境下，受到角差和比较差影响，互感器的电能计量误差是计量设备中最大的一种。根据互感器的工作原理公式：I2/I1=W2/ W1。通过此公式可知，互感器内电流经过一次绕组，必然会产生部分损耗，由此才能进行二次绕组，这种互感电动势能消耗而产生的电流会使得磁通在铁芯部分产生，并用i0来表示励磁电流，因励磁安匝，i0W1，使得一次安安匝不等于二次安匝，同时一次安匝提供了励磁安匝，即i1W1-i0W1＝-i2W2。其中主磁通由i0产生，互感器磁密一般为0.08～0.10Wh/m2，可知i0在i1中占比例较低。低负荷下环境下，i1与i2呈现正相关关系，但是由于仍然需要产生励磁，i0与额定负荷并不显著相关。因此，相对于i2来说i0相对较大，i1用来励磁而消耗的比例变大，导致低负荷下电能表误差较大。因此，互感器的安装方案必须科学化，不但要保证经济合理化，使得二次回路阻抗最小化，这样最低的降低电能计量的误差；还要合理选择CT、PT比的电流及电压互感器，确保低负荷下电力计量误差的最小化。

这几年，随着电力系统改革的不断深入，系统容量也随之增加，其安全风险性也得到关注，用户对于电力供应的安全更加重视。因此，电力系统的安全管理也逐步深入，比如，在电力系统配置电流互感器的过程中，为了提升安全性，大部分电力企业都增加了母线的短路容量，而电流互感器的准确性则没有放在首要位置进行考量。在低负荷环境下，电流互感器计量经常会低于额定电流的10%左右，这不但造成了电能计量的误差，而且超出了一次测电流在额定电流33%-67%之间的比例。由此可知，电力系统的设计与改造过程中，就需要通过增加电抗、降低母线短路容量等技术手段来减少剂量误差的出现，最终使得电能计量误差的最小化，提高计量设备的准确性。

2 低负荷下电能表对电能计量的影响及应对措施

电能表的正常运转不但需要制动、转动力矩正常工作，还需要电能表内部避免摩擦、滑动和补偿等辅助力矩出现异常。在功耗比较小的状态下，电能表内部摩擦力矩一般使用补偿力矩的数值来表示。在这种状态下，电能表会通过降低摩擦力矩的可调节部分的转速来减少误差的产生。也即是说，要保持电能表的常量状态，那么电压自动力矩也必须在额定电压状态下，这样所产生的电能表转速才能保持常量。因此，低负荷下，电能表对电能计量受到电流运行时磁通的变化影响，这种变化属于非线性的变化。一般状态下，电能表要保持较为精准的计量，那么对电流范围必须控制在极限电流至10%的额定电流范围内。当然，目前也有较为先进的电能表，能叫这一范围扩大到极限电流至5%的额定电流。虽然范围扩大能够提高计量的精准性，但是对电能表却会造成极大破坏，其磁化曲线与阻力将会直接导致电能表指针旋转迟钝或者停止偏转，损坏电能表的灵敏度，反而造成了更大的计量误差。因此，本文建议为了保护电能表的情况下，提升计量的准确性，最好是将电流控制在10%的范围内。

不管采用何种机械电能表，其启动电流都不能大于负荷电流工作，不然将直接导致电能表停止工作，造成误差。此外，在低负荷的环境下，有功电能表也会产生比较大的负误差，并很大程度上损坏电能表，缩短其工作寿命。综上分析可知，为了尽量减少电能表误差造成的电能计量失误，应该使用负荷较宽的电能表，并将其启动电流设置为较低状态，来减少低负荷环境下电能计量的误差，提高其准确性。

3 低负荷下二次回路降压对电力计量的影响及应对措施

由理论可知，电流互感器的外接阻抗越高，其计量误差则相应的增大，因此，导线电阻接线端子存在的阻抗，对计量误差的增大有重要影响。由此应非常注重导线截面的科学选取，应把握一条原则，也就是说，只有在互感器所允许的准确度的范围内，导线电阻与互感器间的二次负载的合成负载容量才能保持正常状态。在二次回路中，电压互感器所接导线的截面除了与负载阻抗和互感器的额定负载容量相配合外，还应符合互感器二次端纽到电能表链接端纽间允许电压降的要求，I类计费用计量U降≤0.2U2，其他U降≤0.5U2，且最小截面也应＞2.5。这是由于：高压电能表的计数是加在其他线圈上的电压与流过其线圈电流之乘积。因电流回路的涡流与线路损耗等因素，电能表的功率，实际损耗后的功率，用户应计量功率是二者之和才准确。对此可采取应对措施：

（1）科学选取尽量大的横截面导线以降低二次导线压降的影响；

（2）可考虑安装大小容量的母子变压器，高负荷下母子两台同时开启或开启大容量母变压器，低负荷下则开启小容量子变压器；

（3）加装电压互感器二次回路压降补偿表。

4 结束语

国民经济的发展与社会的稳定，促使着电力需求量的爆发式增长，任何形式的电力供应不足都会给经济建设带来不利影响，因此，本文通过计量设备对电能计量的影响分析，从低负荷下互感器、电能表和二次侧回路三方面入手，详细研究了电能计量的准确性问题，并对这三种方式的改进策略进行有效分析，最终提升我国电力计量的准确性。

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