基于低负荷下计量设备对电力计量的影响分析

廊坊供电公司 刘志华 檀盼盼 刘植坚

0 引言

随着电网在人们生活中的普及，其运行的稳定程度逐渐成为评价人们生活水平的标准，并且对其测量精准性的要求越来越高，因此电力计量技术被推到了更新和发展的风口浪尖。在对电能进行计量的过程中，作为电网系统重要的硬件组成，互感器（电压、电流）、电能表以及二次侧回路，都会出现一定程度的误差，这是降低电力计量准确性的直接原因，尤其在低负荷的情况下，误差值会被放大。因此如果在低负荷的情况下研究上述因素对电力计量的影响，从而制定行之有效的对策和方法是具有实际意义的，也是进一步提高电力计量准确性的最有效的方法，以此从根本上推动我国电网事业的发展和迈进。

1 低负荷情况下互感器对电力计量的影响及对策

CT的角差及比较差与负荷的高低呈反比，也就是说随着负荷的降低角差和比较差会随之增大，因此造成较大的电力计量误差。通过对电力系统内电流互感器的基本原理的了解得知：也就是电流与电能是成正比关系的，前提是不计励磁电流的影响。电流互感器在正常条件下运行的过程中，电流在流过其内部的一次绕组时，势必要消耗一定量的电流，来满足励磁过程的要求，以此确保二次侧绕组会产生足够的电动势。在此过程中被损耗的电流会在互感器的铁心内部产生一定量的磁通，一般情况下会用i0代表励磁电流，另外在运行过程中会产生一定量的励磁安砸（i0W1），而且互感器的一次侧与二次侧的安砸数值不相等，并且在互感器一次侧的安砸提供了一定量的励磁安砸，可将其表示为：i1w1-i0w1=-i2w3。在其中i0会产生主磁通，通常情况下电流互感器的磁密会保持在0.08～0.10Wb/m2之间，由此得知i0在i1之中占有较少的比重。在低负荷的要求下，i1的数值会变小，进而降低了i2的数值，但并不能因此阻碍到励磁的产生，所以i0的变化程度并不明显。因此，较大数值的i0会对i2造成一定的影响，而且在i1需要消耗产生励磁的比重也在变大，导致低负荷情况下的电能计量会产生较大的误差。

因此，计量设备的安装环节中，应结合实际情况选择合理的安装方式。以保证经济适用性为前提，尽可能地减少互感器二次侧回路的阻抗，从而减小计量时产生的误差。另外，还可以在互感器的选择上加以权衡，尽量避免互感器在低负荷的情况下工作，以此保证电力计量的准确程度。

目前，在电力系统容量持续增加的影响下，普通用户更注重电力供应的安全与可靠，因此我国电力系统得到了相应的改革和创新，具体内容是增加了母线的短路容量。电力系统在配置电流互感器时，大多数企业都会顾忌到安全问题，其次考虑计量的准确程度，因此导致电力计量会在较低的负荷下进行工作，计量的电流甚至不及额定电流的10%，直接影响了计量质量，而且还违反了电流互感器内部的相关规定（一次侧电流应尽量控制在额定电流的67%左右，最小不得低于额定电流的33%）。因此在较小计量误差的工作上，应该在电力系统的设计以及改造的阶段运用恰当的技术手段，适量的增加电抗，以此阻碍母线短路容量的上升，进而全面提高电力计量工作的准确程度。

2 低负荷情况下电能表对电力计量的影响及对策

电能表在正常条件下工作时，需要制动、转动力矩的支持，不仅如此，在电能表的内部还设有摩擦、滑动以及补偿等多种辅助力矩。当电能表在功耗较小的情况下运行，其内部的摩擦力矩的保持数值可以得到补偿力矩的衡量，此时摩擦力矩中的可调节部分的转速会比较缓慢，因此计量的误差较小。电能表内部的电压自制动力矩只有在接入额定电压的条件时才会达到常量，因此在这个过程中电流自制动力矩也会受到转速较慢的影响。因此，影响电能表负载发生变化的主要因素就是电流在运行时磁通的非线性变化。

通常情况下，电能表可以保证较小计量误差的电流范围为10%额定电流到极限电流，特制的优秀电能表会将范围扩大到5%额定电流到极限电流，但如果电流过低会对电能表造成极大的损害，因此保险起见将最低的电流尽量控制在10%额定电流。如果电能表负荷的电流小于10%额定电流时，电能表的磁化曲线与阻力的影响会导致电能表的指针不发生偏转或者偏转迟钝，对于电能表的灵敏度造成严重的损害，因此造成了较大的低负荷电力计量误差。

任何类型的机械电能表都设有一个可以使表内计表器适应的动作，也就是电能表初始运行的最小符合电流，也可将该电流称作电能表的起动电流。如果电能表的起动电流大于实际的负荷电流，电能表不会工作和计量。另外，有功电能表在低负荷的情况下还会产生较大的负误差，对该电能表产生了较大程度的损害，缩减了使用寿命。因此，应尽量选择负荷较宽的电能表，也就是起动电能很小的电能表，以此确保低负荷情况下电力计量的准确程度。

3 低负荷情况下回路对电力计量的影响及对策

通过上述研究和分析得知，在电流互感器中产生的计量误差主要由外接阻抗引起，而且当外接阻抗（导线电阻以及接线端子阻抗）的数值增大时，误差也会相应的增大，因此在外接阻抗时，要格外重视导线的横截面积，应保证连接外载的导线自身电阻与互感器二次侧的负载容量不超出互感器计量准确程度允许的范围。在对互感器和导线进行连接时，要考虑到导线截面是否符合预接负载的阻抗以及电压互感器的额定容量。与此同时还要保证U降≤0.2%U2，式子中的U2表示电压互感器二次侧的电压值，并且还要保证将导线的横截面积控制在2.5mm2上下。对于高压型电能表而言，它的电力计量就是将线圈上的电压乘以电流所得结果，可表示为WF=UFIF。在电流互感器的二次侧回路中，造成电流损耗的因素有涡流、线损等，因此电能表计量的是发生损耗以后的电力，可以表示为W损=WF=UFIF。但实际的使用功率并不如此，可表示为W应=U总I总=(UF+U损)(IF+I损)。其中U损代表的是二次侧导线电压的降低值。由于U损的存在，所以会实际的电力计量造成影响，使其小于正确的计量。因此可以通过减少二次侧导线电压的降低值（U损）来达到提高电力计量准确度的目标。首先，应该选择横截面积合理的导线，在满足连接条件的基础上尽量选择横截面积较大的导线。另外还可以在电压互感器的二次侧加设具有补偿功能的仪器。此类补偿仪可以实现压降的智能控制，不仅可以进行自动跟踪还可以及时进行降压处理，从而有效地降低了电压互感器二次侧的压降。另外，还可以在二次侧的线路中装设字母变压器，以此降低压降。如果二次侧线路的负荷比较大，可以开启两台或者是功率较大的字母变压器。如果二次侧线路的负荷比较小，则可只开启功率较小的字母变压器，以此实现对压降的有效控制，达到提高电力计量准确度的根本目的。

4 结束语

随着社会经济不断发展，电力的稳定供应逐渐成为生产生活中必要的前提，无论任何形式、时间的停电都会对经济带来巨大的损失，因此应该对影响电力计量的因素作详细的分析，以确保电力计量的准确性。影响低负荷情况下电力计量准确度的主要因素就是互感器、电能表以及二次侧回路，对这三方面因素进行详细的分析和研究，并提出相应的改良对策，相信通过不断的发展，我国电网的电力计量水平会得到显著的提高。

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