廊坊供電公司 劉志華 檀盼盼 劉植堅(jiān)

0 引言

隨著電網(wǎng)在人們生活中的普及，其運(yùn)行的穩(wěn)定程度逐漸成為評(píng)價(jià)人們生活水平的標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)其測(cè)量精準(zhǔn)性的要求越來(lái)越高，因此電力計(jì)量技術(shù)被推到了更新和發(fā)展的風(fēng)口浪尖。在對(duì)電能進(jìn)行計(jì)量的過程中，作為電網(wǎng)系統(tǒng)重要的硬件組成，互感器（電壓、電流）、電能表以及二次側(cè)回路，都會(huì)出現(xiàn)一定程度的誤差，這是降低電力計(jì)量準(zhǔn)確性的直接原因，尤其在低負(fù)荷的情況下，誤差值會(huì)被放大。因此如果在低負(fù)荷的情況下研究上述因素對(duì)電力計(jì)量的影響，從而制定行之有效的對(duì)策和方法是具有實(shí)際意義的，也是進(jìn)一步提高電力計(jì)量準(zhǔn)確性的最有效的方法，以此從根本上推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)事業(yè)的發(fā)展和邁進(jìn)。

1 低負(fù)荷情況下互感器對(duì)電力計(jì)量的影響及對(duì)策

CT的角差及比較差與負(fù)荷的高低呈反比，也就是說隨著負(fù)荷的降低角差和比較差會(huì)隨之增大，因此造成較大的電力計(jì)量誤差。通過對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)電流互感器的基本原理的了解得知：也就是電流與電能是成正比關(guān)系的，前提是不計(jì)勵(lì)磁電流的影響。電流互感器在正常條件下運(yùn)行的過程中，電流在流過其內(nèi)部的一次繞組時(shí)，勢(shì)必要消耗一定量的電流，來(lái)滿足勵(lì)磁過程的要求，以此確保二次側(cè)繞組會(huì)產(chǎn)生足夠的電動(dòng)勢(shì)。在此過程中被損耗的電流會(huì)在互感器的鐵心內(nèi)部產(chǎn)生一定量的磁通，一般情況下會(huì)用i0代表勵(lì)磁電流，另外在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的勵(lì)磁安砸（i0W1），而且互感器的一次側(cè)與二次側(cè)的安砸數(shù)值不相等，并且在互感器一次側(cè)的安砸提供了一定量的勵(lì)磁安砸，可將其表示為：i1w1-i0w1=-i2w3。在其中i0會(huì)產(chǎn)生主磁通，通常情況下電流互感器的磁密會(huì)保持在0.08～0.10Wb/m2之間，由此得知i0在i1之中占有較少的比重。在低負(fù)荷的要求下，i1的數(shù)值會(huì)變小，進(jìn)而降低了i2的數(shù)值，但并不能因此阻礙到勵(lì)磁的產(chǎn)生，所以i0的變化程度并不明顯。因此，較大數(shù)值的i0會(huì)對(duì)i2造成一定的影響，而且在i1需要消耗產(chǎn)生勵(lì)磁的比重也在變大，導(dǎo)致低負(fù)荷情況下的電能計(jì)量會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。

因此，計(jì)量設(shè)備的安裝環(huán)節(jié)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選擇合理的安裝方式。以保證經(jīng)濟(jì)適用性為前提，盡可能地減少互感器二次側(cè)回路的阻抗，從而減小計(jì)量時(shí)產(chǎn)生的誤差。另外，還可以在互感器的選擇上加以權(quán)衡，盡量避免互感器在低負(fù)荷的情況下工作，以此保證電力計(jì)量的準(zhǔn)確程度。

目前，在電力系統(tǒng)容量持續(xù)增加的影響下，普通用戶更注重電力供應(yīng)的安全與可靠，因此我國(guó)電力系統(tǒng)得到了相應(yīng)的改革和創(chuàng)新，具體內(nèi)容是增加了母線的短路容量。電力系統(tǒng)在配置電流互感器時(shí)，大多數(shù)企業(yè)都會(huì)顧忌到安全問題，其次考慮計(jì)量的準(zhǔn)確程度，因此導(dǎo)致電力計(jì)量會(huì)在較低的負(fù)荷下進(jìn)行工作，計(jì)量的電流甚至不及額定電流的10%，直接影響了計(jì)量質(zhì)量，而且還違反了電流互感器內(nèi)部的相關(guān)規(guī)定（一次側(cè)電流應(yīng)盡量控制在額定電流的67%左右，最小不得低于額定電流的33%）。因此在較小計(jì)量誤差的工作上，應(yīng)該在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及改造的階段運(yùn)用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，適量的增加電抗，以此阻礙母線短路容量的上升，進(jìn)而全面提高電力計(jì)量工作的準(zhǔn)確程度。

2 低負(fù)荷情況下電能表對(duì)電力計(jì)量的影響及對(duì)策

電能表在正常條件下工作時(shí)，需要制動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的支持，不僅如此，在電能表的內(nèi)部還設(shè)有摩擦、滑動(dòng)以及補(bǔ)償?shù)榷喾N輔助力矩。當(dāng)電能表在功耗較小的情況下運(yùn)行，其內(nèi)部的摩擦力矩的保持?jǐn)?shù)值可以得到補(bǔ)償力矩的衡量，此時(shí)摩擦力矩中的可調(diào)節(jié)部分的轉(zhuǎn)速會(huì)比較緩慢，因此計(jì)量的誤差較小。電能表內(nèi)部的電壓自制動(dòng)力矩只有在接入額定電壓的條件時(shí)才會(huì)達(dá)到常量，因此在這個(gè)過程中電流自制動(dòng)力矩也會(huì)受到轉(zhuǎn)速較慢的影響。因此，影響電能表負(fù)載發(fā)生變化的主要因素就是電流在運(yùn)行時(shí)磁通的非線性變化。

通常情況下，電能表可以保證較小計(jì)量誤差的電流范圍為10%額定電流到極限電流，特制的優(yōu)秀電能表會(huì)將范圍擴(kuò)大到5%額定電流到極限電流，但如果電流過低會(huì)對(duì)電能表造成極大的損害，因此保險(xiǎn)起見將最低的電流盡量控制在10%額定電流。如果電能表負(fù)荷的電流小于10%額定電流時(shí)，電能表的磁化曲線與阻力的影響會(huì)導(dǎo)致電能表的指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)或者偏轉(zhuǎn)遲鈍，對(duì)于電能表的靈敏度造成嚴(yán)重的損害，因此造成了較大的低負(fù)荷電力計(jì)量誤差。

任何類型的機(jī)械電能表都設(shè)有一個(gè)可以使表內(nèi)計(jì)表器適應(yīng)的動(dòng)作，也就是電能表初始運(yùn)行的最小符合電流，也可將該電流稱作電能表的起動(dòng)電流。如果電能表的起動(dòng)電流大于實(shí)際的負(fù)荷電流，電能表不會(huì)工作和計(jì)量。另外，有功電能表在低負(fù)荷的情況下還會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)誤差，對(duì)該電能表產(chǎn)生了較大程度的損害，縮減了使用壽命。因此，應(yīng)盡量選擇負(fù)荷較寬的電能表，也就是起動(dòng)電能很小的電能表，以此確保低負(fù)荷情況下電力計(jì)量的準(zhǔn)確程度。

3 低負(fù)荷情況下回路對(duì)電力計(jì)量的影響及對(duì)策

通過上述研究和分析得知，在電流互感器中產(chǎn)生的計(jì)量誤差主要由外接阻抗引起，而且當(dāng)外接阻抗（導(dǎo)線電阻以及接線端子阻抗）的數(shù)值增大時(shí)，誤差也會(huì)相應(yīng)的增大，因此在外接阻抗時(shí)，要格外重視導(dǎo)線的橫截面積，應(yīng)保證連接外載的導(dǎo)線自身電阻與互感器二次側(cè)的負(fù)載容量不超出互感器計(jì)量準(zhǔn)確程度允許的范圍。在對(duì)互感器和導(dǎo)線進(jìn)行連接時(shí)，要考慮到導(dǎo)線截面是否符合預(yù)接負(fù)載的阻抗以及電壓互感器的額定容量。與此同時(shí)還要保證U降≤0.2%U2，式子中的U2表示電壓互感器二次側(cè)的電壓值，并且還要保證將導(dǎo)線的橫截面積控制在2.5mm2上下。對(duì)于高壓型電能表而言，它的電力計(jì)量就是將線圈上的電壓乘以電流所得結(jié)果，可表示為WF=UFIF。在電流互感器的二次側(cè)回路中，造成電流損耗的因素有渦流、線損等，因此電能表計(jì)量的是發(fā)生損耗以后的電力，可以表示為W損=WF=UFIF。但實(shí)際的使用功率并不如此，可表示為W應(yīng)=U總I總=(UF+U損)(IF+I損)。其中U損代表的是二次側(cè)導(dǎo)線電壓的降低值。由于U損的存在，所以會(huì)實(shí)際的電力計(jì)量造成影響，使其小于正確的計(jì)量。因此可以通過減少二次側(cè)導(dǎo)線電壓的降低值（U損）來(lái)達(dá)到提高電力計(jì)量準(zhǔn)確度的目標(biāo)。首先，應(yīng)該選擇橫截面積合理的導(dǎo)線，在滿足連接條件的基礎(chǔ)上盡量選擇橫截面積較大的導(dǎo)線。另外還可以在電壓互感器的二次側(cè)加設(shè)具有補(bǔ)償功能的儀器。此類補(bǔ)償儀可以實(shí)現(xiàn)壓降的智能控制，不僅可以進(jìn)行自動(dòng)跟蹤還可以及時(shí)進(jìn)行降壓處理，從而有效地降低了電壓互感器二次側(cè)的壓降。另外，還可以在二次側(cè)的線路中裝設(shè)字母變壓器，以此降低壓降。如果二次側(cè)線路的負(fù)荷比較大，可以開啟兩臺(tái)或者是功率較大的字母變壓器。如果二次側(cè)線路的負(fù)荷比較小，則可只開啟功率較小的字母變壓器，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)壓降的有效控制，達(dá)到提高電力計(jì)量準(zhǔn)確度的根本目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，電力的穩(wěn)定供應(yīng)逐漸成為生產(chǎn)生活中必要的前提，無(wú)論任何形式、時(shí)間的停電都會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的損失，因此應(yīng)該對(duì)影響電力計(jì)量的因素作詳細(xì)的分析，以確保電力計(jì)量的準(zhǔn)確性。影響低負(fù)荷情況下電力計(jì)量準(zhǔn)確度的主要因素就是互感器、電能表以及二次側(cè)回路，對(duì)這三方面因素進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，并提出相應(yīng)的改良對(duì)策，相信通過不斷的發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)的電力計(jì)量水平會(huì)得到顯著的提高。

[1]趙玉富,陳卓婭,郭洪.電子式互感器[J].電測(cè)與儀表,2006(6).

[2]陳攀,孫才新,米彥,姚陳果,肖立.一種用于絕緣子泄漏電流在線監(jiān)測(cè)的寬頻帶微電流傳感器的特性研究[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2005(24).

[3]鮑海,艾欣,楊以涵.雙級(jí)零磁通電流互感器狀態(tài)反饋控制研究[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2000(2).

[4]邸榮光,劉仕兵.光電式電流互感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2006(8).

[5]趙修民,趙屹濤,測(cè)量用互感器及其測(cè)試儀器的發(fā)展和創(chuàng)新[J].中國(guó)工程科學(xué),2000(3).

[6]孫和義,趙學(xué)增,聶鵬,張彥,李闖,劉立新.低頻電流傳感器磁芯材料低溫性能的研究[J].高電壓技術(shù),2001(5).

[7]王小君,鮑海,李偉.基于Bang-Bang控制的寬量程電流互感器[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2004( 8).