牵引变电所馈线电能计量方式的选择

2016-11-11何峥嵘上海铁路局合肥供电段

上海铁道增刊 2016年2期

关键词：共用单相馈线

何峥嵘上海铁路局合肥供电段

牵引变电所馈线电能计量方式的选择

何峥嵘上海铁路局合肥供电段

牵引变电所馈线电能计量，目前没有具体的设计规范，通过分析不同的计量方式和计量装置在计量馈线电能的可行性，确定可以正确计量馈线电能的计量接线方式和计量装置，并提出改进建议。

变电所；馈线；电能；计量

近年来，铁路建设不断深入，全路新建多条高铁客专线路，随之也新建不少新的牵引变电所。牵引变电所作为铁路牵引供电系统的重要组成部分，造价很高。因此，在设计时，考虑建设成本和资源的综合利用，在铁路枢纽或并线区段，牵引变电所常常为几条线路共用。因涉及不同的投资主体，牵引变电所需进行分线电费结算。为此，在共用牵引所馈线加装计量电度表势在必行。

1　段管内牵引变电所共用情况

目前，合肥供电段管内多线共用的牵引变电所主要有：

（1）阜阳北牵引所：供京九线和漯阜线，为国铁和漯阜铁路公司共用。

（2）袁寨牵引所：供阜淮线和阜六线，为国铁和阜六铁路公司共用。

（3）刘府牵引所：供合蚌高铁和水蚌线，为国铁和京福客专公司共用。

（4）水家湖牵引所：供合蚌高铁和淮南线，预留供商合杭高铁，为国铁、京福客专公司和商合杭客专公司三家共用。

（5）邵岗牵引所：供合蚌高铁和淮南线，预留供商合杭高铁，为国铁、京福客专公司和商合杭客专公司三家共用。

（6）长安集牵引所：供合武客专和宁西线，为国铁和合武铁路公司共用。

（7）六安牵引所：供合武客专、阜六线和宁西线，为国铁、合武铁路公司及阜六铁路公司三家共用。

2　牵引变电所计量现状

共用牵引所电费结算分摊的方式一般有两种：第一种方式，按供电臂长度、列车通过总重、列车队数等数据来进行电费总额比例分摊，但计算方式复杂，且不够准确。另一种方式，各馈线加装计量电度表，按用电量结算电费，这种结算方法较为合理和准确。

《TB10009-2005铁路电力牵引供电设计规范》中规定，牵引变电所中下列回路中应装设有功电度表：（1）牵引变压器回路，（2）动力变压器回路，（3）10 kV馈电线，（4）所用变压器回路。依据上述规范，牵引变电所在设计时，一般在所内只设进线总计量电度表，各馈线均未设计量电度表。为准确结算电费，必须为各馈线（特别是需单独结算电费的馈线）另外加装计量电度表。

3　牵引变电所馈线电能计量的要求

牵引所馈线电能计量需采用高压计量方式。目前，各馈线计量利用原有电压回路和电流回路进行取值均能满足要求。电压回路取自馈线母互柜T线电压母线，电流回路取自各馈线电流互感器二次回路。但两者需满足准确度等级的要求，且与保护回路分开。

根据《DL/T 448-2000电能计量装置技术管理规程》的规定，运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要程度分五类（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ）进行管理。五类电能计量装置对电能表、电压互感器和电流互感器均有准确度等级的要求，具体见表1。

表1 电能计量装置分类准确度等级表

根据设计测算和运营经验，运营后牵引所每条馈线每月电量大都在100万kWh以上，应当列入Ⅱ类管理，则有功电度表的准确度等级应在0.5S或0.5级及以上，电压互感器应至少0.2级，电流互感器应至少0.2S或0.2级。

4　牵引所馈线电度表及接线方式的选择

牵引所馈线为单相馈出，T线一次额定电压为27.5 kV，电压互感器二次侧额定电压为100 V，电流互感器二次额定电流为5 A或1 A。依据馈线上述电气数据的特点，应选择适用的电度表和接线方式。以下通过比较几种电度表及接线方式，从而确定适用于牵引所馈线的电能计量方式。

4.1使用通用型单相电度表

通用型单相电度表线圈额定电压一般为220V。单相电度表的功率表达式为：P=UIcosφ。从公式可以看出，当U=100V时，理论上可计量有功电能。但对于机电式电度表来说，实际工作电压明显低于电度表额定电压时，转速和工作磁通均远小于设计标准，会引起电压抑制误差，导致计量误差增大。对于电子式电度表，其工作电压范围一般为0.7 Un～1.3 Un，实际工作电压100 V明显小于电度表的工作范围，电度表将无法正常工作。由此可见，使用通用型单相电度表不适用于馈线电能计量。

4.2使用电力机车电度表

机车电度表一般用于电力机车上计量机车耗电量的有功单相电度表。其与通用单相电度表的主要区别在于，电压线圈额定电压为100 V，并且抗振性能好。国产机车电度表为机电式，其型号为DJ16，规格为1.5（6）A，准确度等级为2.0级。机车电度表的电气参数完全满足牵引所馈线单相计量有功电能的需要，但国产机车电度表精度不高，满足不了II类用户计量的需要，而且为机电表，无485通信功能，无法接入牵引所微机保护系统中。进口机车电度表精度高，但价格昂贵，且量传不便，也不能使用。因此，机车电度表也不适用牵引所馈线有功计量。

4.3使用三相四线电度表

三相四线电度表为三元件电度表，相当于3只单相电度表合成。其额定电压有：3×57.5 V/100 V和3×220 V/380 V两种。对于3×57.5 V/100 V的电度表，其每相电压线圈额定电压为57.5 V，线间电压为100 V，显然，线圈接入100 V的工作电压后将因过电压而烧损电度表。对于3×220 V/380 V的电度表，相当于接入了220 V的通用型单相电度表，实际工作电压不在电度表的工作范围内。因此，使用三相四线电度表计量馈线电能也不可行。

4.4使用三相三线电度表

三相三线电度表，即为两元件电度表。其额定电压有两种：3×380 V和 3×100 V。3×380 V的三相三线电度表，多为低压计量电度表，不适用于高压计量。而3×100 V的三相三线电度表多为高压计量电度表，其正常接线方式和相量图见图1。

图1 三相三线电度表接线方式及相量图

其功率表达式为：P=UABIAcos（30°+φ）+UBCICcos（30°-φ）。因线圈额定电压为100 V，与馈线母互二次侧额定电压相等，则可从馈线母互二次侧电压母线分别接入电度表中A相和B相电压端子，其中B相接接地端，馈线电流互感器二次端子按同名端分别接A相电流回路端子，从而形成三相三线电度表作单相计量，其具体接线方式和相量图见图2。