电能计量装置异常分析及电量追补计算方法

钱宇杰

（浙江浙能嘉华发电有限公司，浙江 嘉兴 314201）

0 引言

电能计量装置是火力发电厂中一个非常重要的组成部分，其计量的精确程度直接影响火电厂的发电量、售电量，进而影响发电厂制定生产计划、进行经济核算等工作[1-2]。可见，发电机端的电能计量装置错误接线及二次回路故障导致的计量装置不正确计量，将严重扰乱电厂制定的发电计划，甚至引起不必要的计量纠纷。按照电能计量标准进行正确的接线是保证计量准确的前提。为纠正二次回路故障导致的计量误差，需要进行电量追补，以保证电能计量的准确性。

本文针对某火力发电厂发电机端电能计量装置计量不准确的问题进行分析，判定是机端TV二次回路断线及电能计量装置接线错误引起的。提出电量追补的计算方法，为电厂制定精确的生产计划、做好经济核算提供数据支撑，防止由发电量与供电量的差额给电厂制定计划带来困扰，以及引起发电方与售电方之间不必要的纠纷。

1 事件经过

某电厂5号机组为600 MW亚临界凝汽式汽轮发电机组。某日，该机组巡检员在抄表过程中发现，5号发电机端有功电能表显示电量比5号主变压器高压侧关口电能表显示电量少，其值约为40 000 kW·h。按当天机组24 h内均运行于500 MW左右计算，相当于少发总电量的0.33%。这种售电量比发电量高的现象与事实不符，引起了巡检员的注意。继电保护维护人员询问集控运行人员，查询历史曲线后，得知5号机组关口电能表与往常同等负荷时显示值相差不多，而机端电能表读数却比平时小。经过查看发电机端电能表采样值得到如表1所示数值，通过万用表测量电能表进线电压端子相间电压及相对地电压（无中性线引入电能表），实际测量值如表2所示。

表1 电能表采样值

表2 实际测量值

由表1、表2数据可知，该事件为TV二次回路C相断线以及三相四线制电能表未接中性线引起。由表1可见，电能表显示的数值为51.9 V，数值为50.3 V，均低于额定值（57.74 V）。实际电能表屏后电压输入端子测量值如表2所示数值为57.5 V、数值为57.6 V。根据《电能计量装置安装接线规程》的相关规定，三相四线电能表输入；三相三相电能表输入根据现场接线，电能表引入了三相电压及三相电流，却并未引入中性点电压，在电能表未引入中性线及TV C相断线时，出现三相电压实际值与电能表显示值不一致的情况。也就是电能表A相实际显示值为的大小，电能表B相实际显示值为的大小，而此时为中性点偏移电压，因此出现电能表显示值A相电压51.9 V，低于实际测量值57.5 V，B相电压50.3 V，低于实际测量值57.6 V的现象。

2 原因分析

经查，TV二次航空插头内存在C相断线的情况，在更换二次航空插头内C相电缆线后电压恢复正常。

根据《电力装置电测量仪表装置设计规范》相关规定，经电阻或消弧线圈接地的非有效接地系统电能计量装置宜采用三相四线的接线方式[4]。该厂发电机系统为经配电变压器接地的高阻接地方式，因而电能计量装置接线方式应为三相四线制。

如图1所示，电能表接线正确时，电能表的总计量有功功率为三相功率之和。

图1 电能表正确接线时相量图

当TV C相断线时[5]，的数值为0，此时电能表计量功率为实际值的2/3，也就是说电能表显示值比实际少1/3。

针对该电厂的故障现象，C相TV回路断线及电能表未将中性线接入，相当于中性线断线。电能表未接入中性线及C相TV断线时相量图如图2所示。

图2 电能表未接入中性线及C相TV断线时相量图

中性点N偏移，N对地电压为

式中：Za、Zb为电压测量元件的复阻抗，对于同一块电能表、同一电缆二次回路而言，Za、Zb可近似相等。则：

式中：△φ为之间的夹角，也就是接入电能表的之间的夹角φc。

综上，中性线断线时，如果此时三相电压及三相负载平衡，则对计量电能无影响。只有三相电压不平衡或电压平衡而三相负载不平衡时，才会导致计量误差。中性线断线同时发生某相TV断线时，电能计量有误差，为正常电能的5/6。。

3 电量追补计算方法

电能计量装置接线错误时，要以实际记录的电量为追补标准，并按照正确的接线方式进行追补，追补的时间从此电能表上次技术改造验收日期到更正接线错误的日期。TV二次回路断线时，则需要根据规定的计算方式进行电量追补[6-7]。

电能表在异常情况下会记录一个不完整的电量值W1，它与真实的电量W2有如下的比例关系，即更正系数K为：

针对此块电能表，可分两部分进行追补。

1）错误接线导致的电量缺失。在电能表接线更改为三相四线制后，通过查“生产实时系统”记录的电压电能曲线，进行积分计算。同时查询“ERTU”历史曲线，再与历年同时期的电量进行对比分析，得出真实的电量，继而追补回技改之后缺失的电量。中性线未接导致电能表会有一个虚拟的中性点，而发电机系统是个三相平衡的系统，其中性点N相对而言无偏移，由类似中性线断线造成的电能计量误差微乎其微。

2）TV断线导致的电量缺失。电能计量装置不是单纯某相TV断线导致失压，不能简单认为电量缺少了1/3。根据前面分析得到的结论，此段时间的电量缺失为1/6，即真实的电量为：

根据具体缺陷情况在采取了分段追补电量的方式后，针对往年同时期该机组运行情况记录，大致与实际相符。追补后的电能计量数据有很好的参考价值，可以为火力发电厂制定生产计划、做好经济核算提供有效依据。

中性线的接入不仅对电能计量有影响，也危及人身及设备的安全，因而在三相四线制系统中，电气调试人员一定要确保中性线的有效性，而不能简单认为表计与发变组或后台经二次折算后的数据一致就表明接线的准确性，一定要根据规程规范的要求进行相关调试。

4 结语

火力发电厂机端电能计量装置计量的准确性影响电厂生产计划制定、经济核算等工作。在正常工作模式下，计量装置的计量误差是计量装置的设计水平及制造工艺造成的，其误差是恒定不变的，电能计算是取其前一天与后一天的差值，不会对计量装置的准确度造成影响。如果电能计量装置出现异常，则需要找出原因，并做好相应的措施，防止此类缺陷再次发生。本文追补电量的方法具有一定的推广价值。