基于10 kV高压电能表的变损和线损测试

赵 山，许 卓，陈锐民，肖 勇

（广东电网电力科学研究院 广东 广州 510641）

目前，在10 kV高压计量的过程中，采用互感器+电能表的组合方式。由于电力计量系统中的电流互感器计量范围不够，电能表电流规格与电流互感器变比不合理会导致在低负荷或超负荷时计量失准造成的漏计量。在实际用电的过程中，特别是用电负荷大、负荷变化大、季节性用电及老计量没改造的，都会有漏计量现象。

1 传统10 kV高压电力计量装置

目前，我国现有10 kV高压电力计量全部采用高压电压互感器+高压电流互感器+多功能电能表组合起来的装置构成。现在的传统高压电力计量产品存在如下几个弊端：1）由于不能实现高压一次侧直接计量，引入了二次误差环节，整体计量误差不能统一界定；2）在安全性上难保证，存在电磁谐振的故障发生；3）运行能耗较高，高压互感器消耗大量的铜、铁、绝缘材料等资源；4）由于表箱存放于低压区，难以防止低压窃电行为；5）户外安放的互感器耐久性较差，容易老化，通常实际寿命不到3年；6）不仅互感器和电表的连接安装十分不便。电能表与电流互感器难以合理匹配选用，导致影响计量系统准确性。

目前，对10 kV计量装置没有采取整体校验的方式，而是采用高压CT、PT、三相电能表分别单独校验。10 kV高压电力计量装置现行管理方法是按电力行业标准DL448，互感器通常使用0.2级，电能表选用0.5级，二次引线压降标准要求不超过额定电压的0.25%，整体的电力计量装置的综合误差通常是控制在0.75%。

2 电能表与电流互感器合理选择

传统10 kV电能计量装置之所以没有采取整体检定，一个重要的原因是由于无法合理确定装置整体误差，特别是当负荷变化较大时，对装置的误差影响较大。在DL/T448—2000《电能计量装置技术管理规程》中，对电流互感器和电能表的选择有以下明确规定：1）TA额定一次电流的确定，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少应不小于30%。2）经TA接入的电能表，其标定电流宜不超过TA额定二次电流的30%，其额定最大电流应为TA额定二次电流的120%左右。直接接入式电能表的标定电流应按正常运行负荷电流的30%左右进行选择。对于二次电流为5 A的互感器常常选用1.5（6）A的电能表正是基于此原因。

由互感器工作原理及误差特性可知，TA一次电流长期运行在低负荷状态（甚至低于5%额定值）或过负荷状态（超过120%额定值），会导致误差增大。 下面将针对低负荷和过负荷两种情况分别分析TA和电能表的误差变化。

1）TA的变比采用过大，实际负荷较小

对电能表而言：当负荷的二次电流低于启动电流时，电能表无法计量。当I≤0.1Ib时，误差往往增大，这从检定规程对小电流时误差限的放宽可以看出。对互感器而言：当用电处在轻负荷时，实际负荷电流将低于DL448中规定的TA的一次额定电流的30%，特别当负载电流低到额定电流值的10%及以下时，比差增加，并且是负误差。

2）TA的变比采用过小，实际负荷较大

对电能表而言，在实际电流大于电能表最大额定电流Imax时，由于电能表有一定的过载能力而不会烧毁，但电能表的负误差较大，并随着过载电流的增加，负误差也越来越大，即电能表越来越偏慢。但是由于目前的电子式电能表拥有良好地宽量程特性，使得经过互感器进入电能表的电流往往不会超过电能表的最大电流。对互感器而言，由于电流互感器的过载能力仅仅为额定电流的2～3倍，远远小于电能表的过载能力，导致TA经常处于过负荷运行，误差变大，甚至会烧坏TA。

3 10 kV高压电能表原理

我国大量的10 kV配电网络采用中心点不接地系统，普遍采用两元件法进行电能计量。对不接地或小电流接地系统，由于满足以下关系

即其功率或电能S可以通过检测AB相、CB相间电压UAB，UCB和A相、C相电流IA、IC获得。利用电子式互感器和电能表技术相结合研制的三相三线制高压电能表的原理框图如图1所示。主要由A相电能计量单元、C相电能计量单元和主控电路部分构成。

图1 高压电能表原理图Fig.1 Schematic diagram of high voltage electric energy meter

通过电压、电流采样将电压、电流信号输送到电能计量单元进行相应的电能运算，在电能计量单元得到的功率和电能并不具备实际意义，必须经过主控电路进行相应运算、合成得到代表实际功率和电能的测量数据，主控电路同时还实现脉冲输入、电量存储、显示等其他功能。

4 10 kV高压线路上变损和线损测试方法

利用高压电能表的计量特性，设计了一种10 kV高压线路上变损和线损测试方法，可以有效测算互感器的损耗和线路损耗，为科学、合理选择电能表与互感器提供技术支持。

图2 10 kV高压线路上铁损和铜损测试示意图Fig.2 Diagramof 10 kV high voltage circuit iron loss and copper loss test

图2可见，在10 kV高压线路出口处安装一块高压电能表，在每一支路两侧安装一块高压表和一块低压电能表。当整个系统运行一段时间以后，通过实时监测表内的负荷记录，可以得到：

支路1变损电能=高压表1电能－低压侧电能表1电能

支路N变损电能=高压表N电能－低压侧电能表N电能

各支路变压器损耗电能之和就是这条线路上的变损。

线路上的线损电能=高压电能表总电能－高压表1电能－…－高压表N电能

通过测试上述方法可以准确测量整条线路上的变损和线损，为合理选择电能表与互感器变比提供数据支持，便于加强线损理论计算。

5 结 论

文中设计了一种基于高压电能表的10 kV高压线路上变损和线损测试方法，通过在10 kV高压线路出线处和每条支路安装高压电能表，可以有效计算出支路变损、线损以及10 kV线路上的线损，利用这些数据可以有效指导互感器变比和电能表电流规格的选取，也利于线损的计算和核查。

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