一种高压计量箱误差超差分析及改进

马雪锋 李文强 金 涌 杨 梅 刘建波

(山东省计量科学研究院，济南 250014)

0 引言

常规的高压计量箱由组合互感器(将高压电压互感器、电流互感器组合在一起)和一只三相电能表组成，通过金属外壳将其封闭在密闭空间内。由于采用组合互感器，高压计量箱体积大大缩小，同时内部接线少且固定，在一定程度上避免错误接线和窃电，采用整体的形式便于安装和维护，因此，高压计量箱在我国高压电能计量中得到广泛应用。

目前，高压计量箱的准确度主要通过内部电压、电流互感器以及电能表的检定，然后，再使用误差综合的方法来加以评估。假设电压互感器、电流互感器和电能表均为0.2级(±0.2%)，以上电能计量装置的综合误差被估算为±0.7%。根据国标关于电能表和电能表检验装置规定的基本原则：“所有仪表和测量装置的误差都必须进行实际的测量，未经测量，仅是以其他测量中计算出来的和引用电压、电流和功率因数组合的误差，不能作为评价装置基本误差的依据”。所以上述高压计量箱0.7%的“综合误差”不能用于评价其基本误差即准确度。

1 整体检定数据

随着技术的进步，高压电能表检定装置出现，它可以直接输出10kV电压及高压电流，采用整体检定的方式对高压计量箱进行检定，整体检定接线图见图1。

图1 高压计量箱整体检定接线图

取一台型号为GWJ-DB的0.5级高压计量箱，其内部电压互感器、电流互感器以及电能表经检定均符合0.2级要求，本文通过高压电能表检定装置对高压计量箱进行整体检定(Un=10kV，In=300A)，数据见表1。

表1高压计量箱整体检定数据

由表1数据可知，在平衡状态下，高压计量箱的计量准确度符合0.5级要求，但在不平衡状态下，误差非常大，超差严重。

2 原因分析

首先，在不平衡状态下，通过钳形电流表对整体检定中一次回路的电流进行监测，测量数据见表2。

表2不平衡负载下一次回路的电流测量数据

以A相不平衡为例，由表2可知，在装置C相无电流输出的状态下，一次电流回路中有较大电流，且电流大小与A相电流的大小相关；由于C相通过装置取能产生的电流非常小，且电流随A相电流变化，由此判定C相电流大部分由A相电流感应产生。

为了判断感应电流的来源，我们将高压计量箱外壳打开，避开外壳，将一次回路直接接入互感器的输入端，采用整体法在不平衡状态下重新检定，数据见表3。

表3一次回路直接接入互感器的测量数据(不平衡负载)

对比表3和表1的数据，在不平衡状态下，去除外壳后，测量误差有明显改善，符合0.5级要求。由此推断，误差超差是由外壳引起的感应电流导致。

IA.A相回路电流；IC.C相电流回路产生的感应电流图2 铁质材料外壳感应电流产生示意图

该高压计量箱外壳是铁质材料，通过查阅资料，铁质材料的相对磁导率一般为200～400，由于电流端子垂直穿过外壳，当有电流通过时，电流产生的磁场会沿着铁质外壳进行传播。在平衡状态下，A、C两相产生的磁场强度相当，方向相反，干扰相互抵消；在不平衡状态下，二者产生的磁场无法抵消，当A相电流大于C相时，它产生的磁场会沿着外壳传输到C相，在C相电流回路产生感应电流(见图2)。

3 解决办法

通过查阅资料，不锈钢材料一般为无磁性或弱磁性，其磁导率远小于铁质材料，将外壳换为不锈钢材料，以此降低一次回路感应电流。

换为不锈钢外壳后，通过高压电能表检定装置对高压计量箱进行整体检定，数据见表4。

表4不锈钢外壳的高压计量箱整体检定数据

由表4数据可知，更换外壳后，平衡负载下误差变化不大，不平衡误差大大减小，整体误差符合0.5级要求。

5 结论

本文通过整体检定高压计量箱，发现在不平衡状态下误差超差；通过分析，得出由于铁质外壳的导磁性，使得一次电流回路中产生感应电流，由此导致误差超差；通过更换磁导率较小的不锈钢外壳，感应电流大大减小，误差也符合相应要求，取得满意效果。

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