10 kV配电网的高压电能整体计量技术

方宝霞

摘 要：10 kV配电网是电力系统中一个非常重要的组成部分，它会对电力系统的供电能力产生直接的影响。简要分析了10 kV配电网的高压电能整体计量技术，希望可以为相关工作人员提供一些有价值的参考意见。

关键词：10 kV配电网；电能；互感器；电表

中图分类号：TB971 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）11-0059-02

要保证10 kV配电网供电的安全性和可靠性，就要将高压电能整体计量技术应用于10 kV配电网中。在10 kV配电网中，传统的高压电能计量装置组合了多个分离部件，例如电压互感器、电流互感器和电表等。利用互感器将电能计量接入电度表中。电能计量的整体准确度会受到部分准确度的影响，还会受到其他因素的影响，例如现场电压回路二次压降等。

1 高压电能整体计量方案

由于10 kV配电网属于小电流接地系统，因此需要将两元件方法应用到电能计量中，

图中的阴影部分是主绝缘部分，且A与B，C与B之间的高压电容和光纤存在于这个绝缘部分。整个计量部分可划分为A相、B相和C相。以A相为例，将电流计量放置于A相电位中，如果不考虑地绝缘因素，则只需通过横跨在相间的分压电容就可获得电压采样信号，且分压臂低侧C1的基准电位是A相。在电压差的作用下，可以向A相计量模块直接传送C1上的电压，而向B相主控模块进行传递的时候，则需要利用光纤。C相计量模块的原理与A相相同，这是因为在实施该方案时，需要有机结合高压互感器和电能表计的功能。

高压端各相电路板上的供电能源主要利用电容分压器来获取电流数据，同时还需要借助于开关电源，以便高效地转换交流电和直流电。如果母线具有工作电压，那么就可以将电压电能表直接投入工作。在B相模块中，合并A相和C相计量模块的计算结果，并得出各相的功率数据。可以将时间信息加入A，C相之间信息传递的过程中和B相主控模块的分析、整理过程中，并对其进行储存。可以利用光纤向低压终端传递信息数据。在向信息管理系统传输信息时，利用的是低压终端的无线通信模块。

2 方案设计

2.1 绝缘设计

传统的10 kV高压电能计量装置要根据绝缘要求在互感器的一次线路与二次线路之间填充绝缘介质，例如环氧树脂、绝缘油等，这样可以有效保证内绝缘的可靠性和均匀性。传统高压电能计量装置的绝缘结构会使互感器的体积逐渐增大，这是因为绝缘水平在一定程度上会限制互感器装置，进而损伤到设备内的绝缘性，最终导致在绝缘薄弱的位置发生相间短路的现象。如果采用高压电能整体计量方案，就可以在绝缘设计中有效融合电气一次和二次，然后在电气一次的侧高压电位上植入原处于二次回路中的智能电路。由于与传统高压电能计量装置相比，高压电能整体计量装置会减少对A，C两相TA的一次、二次绕组间的绝缘要求和A，C两相TV的一次、二次绕组间的绝缘要求，因此高压电能表只需要对A与B相间和C与B相间的绝缘问题进行解决即可，这在很大程度上减少了绝缘材料的消耗，从而减轻了整体的重量。

2.2 传感器设计

2.2.1 电压传感器设计

由图1可知，相间电压只有利用分压传感器才能获取电压信号。目前主要有两种形式的分压传感器，分别是电阻分压和电容分压。为了保证电容分压器的安全性和可靠性，需要将多级串联应用到高压电容器中，并且将多级内串的方式应用到电容元件的设计过程中，这样才能使场强得到均匀的分布，并使电压器的耐受过压和操作过电压的能力符合相关的要求和标准。由于温度和湿度会影响电容量，因此在设计传感器的过程中，需要利用同批材料来制作所有高低压分区的电容，保证分压比的稳定。同时，还要使用惰性化学材料来整体封装电容，避免外部环境对分压电容的影响。 2.2.2 电流传感器设计

由于被测试相的位置处于A，C相的电能计量单元，因此TA的一、二次间就一直处于等电位的状态。TA的高压绝缘问题是不需要被考虑的，可以将常规电压TA替换为小体积的精密TA，以减小高压电能计量装置的体积。由于波莫合金磁芯具有一系列的优势，例如初始磁导率高、温度稳定性好和电流测量准确度高等，因此可以将其应用于精密TA的制作当中。

3 高压电能整体计量校验方法

要想确定高压电能计量装置的整体计量准确度，就需要结合高压溯源标准来设计高压电能整体计量系统。该系统有很多组成部分，例如高压大电流电源0.02级标准TVTA、标准电能表和反馈控制电路等。高压电能整体计量系统的标准为：如果采用了满足设计要求的0.02级标准电能表、0.02级标准TV、标准TA、标准取样TV的激磁阻抗和二次回路电阻，那么可以通过计算得出基准电能计量电路中的二次回路压浆所引起的计量误差和互感器合成的误差。通过相关的电路综合误差限值表可知，高压电能整体计量校验系统的误差限值要比0.5S级误差限值高出两个等级，因此，该系统符合相关的规定和要求。

4 结束语

上文介绍了一种新的高压电能整体计量装置。该装置有效地融合了电压一次和二次，将非传统式互感器技术应用到信号传感中，且绝缘设计也完全不同于传统的高压电能计量装置。这些技术的运用提高了高压电能整体计量装置的准确度，并降低了高压计量装置的体积和重量。

参考文献

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〔编辑：王霞〕