计量二次回路压降测量与研究

文|王志

计量二次回路压降测量与研究

文|王志

影响电能计量误差的主要因素

电能计量系统由电能表、电流互感器、电压互感器以及连接电能表和互感器的二次连接线等组成。电压互感器的二次出口电压通过二次线接到电度表上，由于电缆阻抗及回路接触电阻产生电压降，导致电度表上的电压小于电压互感器二次端电压，从而产生电能计量误差。电能计量的综合误差除了取决于电能表、电流互感器、电压互感器的误差外，还取决于电压互感器二次回路压降的误差。DL448—2000《电能计量装置技术管理规程》明确规定“电压互感器二次回路电压降：对I、II类贸易结算用计量装置，应不大于额定二次电压的0.2%；其它计量装置，应不大于额定二次电压的0.5%”。

电压互感器二次压降测试及原因分析

风电场接入电压等级由35kV至330kV不等。电压互感器多安装在升压站，计量表计安装在继保室，计量二次电压回路通过小型空气断路器（代熔断器）、电压互感器隔离开关辅助触点、二次电缆与控制室内的电能表计相连。小型空气断路器及隔离开关辅助接点的氧化、接线端子螺丝松动导致接触不良、二次电缆阻值大小等因素均影响二次压降。二次压降的增大必然使电能计量负误差增大，是造成电量损失的一个不可忽视的因素，下面以某风电场为例进行说明。

一、风电场基本情况

某风电场建设规模12.7万千瓦，变电站内安装1回220kV 送出线路、2台220kV 63MVA主变压器、7回35kV集电线路，其中220kV电压互感器一组，二次线圈三卷，分别用于保护、计量、开口三角，至控制室电缆长度80m。

二、电压互感器计量二次回路的接线现状

测量用电压回路二次线由电压互感器二次接线柱2a、2n（保护卷）通过2.5mm2电缆接到电压互感器就地端子箱，经互感器隔离开关辅助触点切换后送计量总保险（空气断路器），再经80m，截面积4mm2电缆送至电度表屏。

三、电压互感器二次回路压降测量。

二次回路压降测量使用二次回路压降测试仪，其原理是在测差法原理的基础上，通过测PT二次端电压和电能表端电压之间的比值差f和相位差δ，根据公式（1）计算出电压互感器二次回路压降相对值Δu。

PT二次回路压降测试仪主要由隔离PT、测量电路、控制电路等组成，其基本工作原理框图如图2所示。

图中的“切换开关或继电器组”的作用是选择测量回路，对于三相四线的电能计量装置应选择A-O、B-O及CO回路，仪器在一个时刻只测一个回路的电压降。图中的“测差电路”主要是测量ce端的电压即电压降Δu，图中的“工作回路”接在隔离PT的二次测量，主要是通过隔离PT测量始端电压U1。图中的“计算、显示等电路”主要是计算Δu和U1的比值并且得到Δu相对于U1的同相分量（比差）和正交分量（角差）。

测试时从被测试电压互感器二次端子及电能表接线端子分别取电压至测试仪器，测试原理接线见图3。

根据测试结果分析， 2013年该风电场年发电量为30233万千瓦时，因二次压降造成计量误差，由此带来计量损失发电量28.8万千瓦时，相当于经济损失15.55万元。

四、互感器二次压降产生的原因。

风电场升压站电压互感器安装地点与计量电能表距离较远，二次连接导线较长，二次导线压降使电能表电压低于电压互感器出口端电压，产生计量负误差。影响二次导线压降的主要因素为二次导线截面积小，风电场多使用4mm2独芯铜塑线，由于生产厂家偷工减料，大多导线的截面积达不到标称值；还存在使用铜的纯度不够，造成电阻率偏高等情况；其次计量电压二次回路在接线中过渡端子太多，端子松紧及接触面氧化层造成接触电阻增加。

现场不够重视计量回路电压降引起的测量误差，存在互感器二次卷使用错误，电能表计应该使用0.2级互感器，不应使用0.5级。计量互感器二次卷与保护、测量混用，二次负载过大，造成计量误差增加等情况。

为降低计量电压回路电阻，DL448—2000《电能计量装置技术管理规程》规定“35kV以上贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路，应不装设隔离开关辅助接点”，风电场计量回路大都经隔离开关辅助接点切换，不符合规程规定。

降低计量回路二次压降的技术措施

一、 计量回路配置专用的0.2或0.2S级互感器，风电场电压互感器有计量、保护、开口三角三个二次卷，梳理计量电压二次回路，将保护和测量负载移到保护二次卷，做到计量卷专用，减小回路负载，降低计量误差。

二、 降低二次回路阻抗。增加二次电缆截面积，对压降达不到允许范围的计量二次电压回路使用的电缆进行更换或增加并联电缆，将2.5mm2和4mm2的独芯铜塑线更换为6 mm2的铜塑多股线或增加并联同规格电缆；减小计量电压二次回路接触电阻，根据规程规定，取消隔离开关辅助接点；适当取消部分过渡端子，降低回路接触电阻。

三、根据DL448-2000《电能计量装置技术管理规程》规定“运行中的电压互感器二次回路电压降检验周期：对35kV及以上电压互感器二次回路电压降，至少每两年检验一次。按要求定期对计量回路二次压降进行检测，发现压降偏差超出允许值及时整改。

结束语

减小电压互感器二次回路压降是降低计量误差的一个重要因素，应贯穿电力生产的工程设计、初设审查、设备选型、安装调试到生产运行。在风电场建设中采用计量专用电压互感器和电压二次回路，减小回路接触电阻等方法降低电压互感器二次压降；运行生产中，定期开展计量回路二次压降测量分析，做好二次回路压降监控措施，实现全过程技术监督管理，在风电场技术管理中提升效益。

（作者单位：大唐新能源试验研究院试验研究所）