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變電站電能計(jì)量誤差分析及解決措施探究

2020-02-13 20:49:31黃智明
今日自動(dòng)化 2020年2期
關(guān)鍵詞:精準(zhǔn)度電能表互感器

黃智明

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局,廣東江門 529000)

變電站電能計(jì)量是一項(xiàng)十分復(fù)雜的工作,其中涉及到多種設(shè)備的參與,例如:電流互感器、電能表等,所有的設(shè)備處于故障模式都可能引發(fā)計(jì)量失誤,提升計(jì)量誤差,對(duì)特別是電流互感器、電壓互感器出現(xiàn)誤差過大時(shí),將導(dǎo)致電能計(jì)量整體誤差的變大,電能計(jì)量誤差問題會(huì)導(dǎo)致整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行失靈。所以,必須高度重視電能計(jì)量誤差的控制,提高電能計(jì)量水平。

1 變電站電能計(jì)量誤差成因分析

1.1 電能表計(jì)量精度不足

傳統(tǒng)電表計(jì)量精準(zhǔn)度難以確保,特別是低負(fù)荷計(jì)量其中的誤差更大。變電站自身的出口電壓較大,機(jī)械電表在低壓或高壓等條件下所得出的計(jì)量數(shù)值都存在一定誤差。從而影響計(jì)量準(zhǔn)確度。事實(shí)證明:三相四線表具有高度靈敏性,計(jì)量準(zhǔn)確度高且穩(wěn)定。實(shí)際的電能表故障排查過程中應(yīng)該遵循以下步驟:拆開電表,通過檢驗(yàn)的方式來分析其計(jì)量精準(zhǔn)度,對(duì)比電流數(shù)據(jù),明確電能表是否存在計(jì)量精度問題。

1.2 錯(cuò)誤使用電能表

電能表的錯(cuò)誤使用將極大地影響計(jì)量數(shù)據(jù),參照研究表明,最常見的電能表錯(cuò)誤使用是接線不科學(xué)、不合理,電能表接線方式應(yīng)參照電能表的類型做出合理選配。實(shí)際的接線問題,例如:三相三相表出現(xiàn)了典型的電流分配不均衡,錯(cuò)誤的接線所導(dǎo)致的電流非均衡分配,特別是當(dāng)中性點(diǎn)中存在零序電流時(shí),電能表無法準(zhǔn)確地算出其所消耗的功率,從而電表計(jì)量失誤。還要一些三相四線電表發(fā)生接線錯(cuò)誤,最常見錯(cuò)誤為反相序接線、互感器Y 形接法、互感器V 形接線。反相序接線表現(xiàn)為:接線操作中允許零件力矩誤差誤差變小,力矩控制功能擴(kuò)大,以此來是電能測(cè)量誤差變大?;ジ衅鱕形接線就是將若干電流互感器同一個(gè)三相四線電表連接,其運(yùn)行原理為公共連接電流互感器,以此來調(diào)整電能表內(nèi)部電流失衡的問題,然而,其弊端在于電流相位的變化,從而導(dǎo)致電能表分流現(xiàn)象,進(jìn)而增大計(jì)量誤差,實(shí)際的誤差大小和負(fù)載電流、不平衡電流等密切相關(guān)。N 線未接與互感器V 形接線也是錯(cuò)誤接線的典型代表,如果電能表內(nèi)N 線接觸松動(dòng),電能表負(fù)載電流則將失衡,對(duì)應(yīng)的壓降也勢(shì)必變化,從而導(dǎo)致力矩控制下降,當(dāng)電能表中的元部件電壓失衡,各個(gè)元件電壓誤差不斷出現(xiàn),對(duì)應(yīng)的電流誤差也變大。

1.3 電能表互感器誤差

非專門電能表互感器誤差一般來自于以下幾方面:第一,電能表內(nèi)沒有專門的互感器二次繞組,實(shí)際結(jié)算中電能表必須配設(shè)特定互感器二次繞組,從而確保各種復(fù)雜狀態(tài)下的準(zhǔn)確計(jì)量,有效預(yù)防貿(mào)易結(jié)算中各種意外,也能保護(hù)計(jì)量裝置的安全,讓電能表的運(yùn)行更加安全、準(zhǔn)確。但是,從目前來看,我國缺少這一方面的研究,電能表的配置程度難以滿足現(xiàn)實(shí)需求,普通電能表未設(shè)置專門的互感器,這就使得在低壓、負(fù)載失衡時(shí)電能表將陷入非精準(zhǔn)計(jì)量狀態(tài),互感器的一個(gè)關(guān)鍵功能就是減少電能誤差,傳統(tǒng)的非專門互感器無法精準(zhǔn)地計(jì)量,從而導(dǎo)致電能計(jì)量的失誤與偏差。電能表互感器負(fù)荷載壓能力需控制在規(guī)定負(fù)荷的25~100%,互感器負(fù)荷壓力大小會(huì)極大地影響電能計(jì)量水平。

1.4 二次回路造成的誤差

結(jié)合現(xiàn)實(shí)檢測(cè)、勘察等可以看出:二次回路將為計(jì)量帶來不良干擾,具體體現(xiàn)在二次回路線路的直徑如果過小,則可加劇計(jì)量損失,極大地影響計(jì)量的精準(zhǔn)度,同時(shí),二次回路端子部位如果出現(xiàn)接觸不牢的現(xiàn)象,受損的二次導(dǎo)線將發(fā)生接地,最終造成分流,極大地影響計(jì)量的精準(zhǔn)度。

1.5 二次回路線路阻抗與壓降問題

互感器二次回路中安裝了多個(gè)元件設(shè)備,例如:接線盒、開關(guān)、旋鈕端子等,這就使得二次回路中難免出現(xiàn)回路阻抗,具體的阻抗包括:回路自身的阻抗與接觸阻抗,前者中電纜阻抗占據(jù)主導(dǎo)地位,所以,電纜截面大小將極大地干擾阻值,后者則是各類元件,例如:接線盒、開關(guān)、旋鈕端子等為了達(dá)到連接所產(chǎn)生的接插、旋轉(zhuǎn)阻抗等的相加,如果阻抗出現(xiàn)任何的變化意味著壓降的調(diào)整、變化,如果互感器二次回路線路阻抗、壓降等未達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)則將提升計(jì)量失誤問題。

1.6 諧波影響計(jì)量精準(zhǔn)度

諧波會(huì)對(duì)電能計(jì)量帶來干擾,而且會(huì)影響電能質(zhì)量,同時(shí),其他的相關(guān)設(shè)備,例如:計(jì)量設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備等會(huì)深受諧波干擾。

2 變電站電能計(jì)量誤差的解除對(duì)策

2.1 優(yōu)選先進(jìn)電能表

傳統(tǒng)電能表實(shí)際運(yùn)行中呈現(xiàn)出多種弊端,所以,必須積極的更新、完善電能表。全電子式多功能電表為首選,因?yàn)樗粌H能高度精準(zhǔn)計(jì)量,確保穩(wěn)定性,且安全耐用。經(jīng)過深入改造的變電站可以配設(shè)多功能電子式電能表,通??梢杂行Э刂普`差在0.01%以內(nèi)。同時(shí),電子式電能表功率損耗更低,而且啟動(dòng)時(shí)所需電流較小,有著更好的負(fù)載性能。電子式電能表實(shí)際電能計(jì)量過程中,其精準(zhǔn)程度與外部溫度、濕度以及環(huán)境質(zhì)量等差別不大,而且眾多經(jīng)改良后的變電站都設(shè)置了TH 型電能表,能夠有效地控制來自于電能表接線錯(cuò)誤所引發(fā)的計(jì)量失誤問題。

2.2 配置專門的電流與電壓互感器

從上面的分析看出,互感器的不科學(xué)使用,特別是非專門互感器的應(yīng)用都可能造成電壓端子短期內(nèi)的污染與氧化問題,從而提升接觸點(diǎn)與二次回路的電流,最后提升二次降壓,大量的調(diào)查研究得出:二次壓降會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的計(jì)量損失,達(dá)到1.5%,所以,必須配設(shè)專門的電流與電壓互感器,以此來有效控制二次負(fù)載超重帶來的計(jì)量失誤問題。而且要立足于實(shí)際,科學(xué)地選配電流互感器與電壓互感器的變比,從而打破保護(hù)需求為電網(wǎng)系統(tǒng)帶來的制約,確保二次電流從頭到尾處于標(biāo)準(zhǔn)電流的三分之一,此時(shí)技能妥善提高計(jì)量的精準(zhǔn)度,專門的電壓互感器能夠有效地控制30%的二次負(fù)載,以此來實(shí)現(xiàn)電壓互感器的常規(guī)化運(yùn)行。同時(shí),通過配設(shè)專門的互感器也能有效地控制由于測(cè)量、保護(hù)等為電能計(jì)量形成的負(fù)面干擾。

2.3 更改電流互感器變比

圍繞電流互感器深入剖析計(jì)量失誤成因,則需從以下方面入手:第一,審核互感器的技術(shù)說明,確保變電站所安裝的電流互感器,無論是繞組還是精準(zhǔn)度都能符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。第二,采樣電流。圍繞各個(gè)開關(guān)柜電流實(shí)施采樣,從中剖析電流互感器運(yùn)行一次電流與額定電流,以及二者間的差距,從中能得出:變比過大容易加劇計(jì)量失誤問題。為了提高電能計(jì)量水平,最理想的方式不是更新電流互感器,因?yàn)檫@種方式將提升成本,也將影響生產(chǎn),最科學(xué)的方式就是調(diào)整接線方式,因?yàn)橥ㄟ^更新接線能夠降低互感器變比在50%,電能計(jì)量誤差也就得到了有效控制。

2.4 以電容補(bǔ)償優(yōu)化電壓互感器負(fù)載能力

它們都作為感性設(shè)備,構(gòu)成機(jī)械電能表對(duì)應(yīng)的電流、電壓部件多為線圈,一般把它們當(dāng)作感性負(fù)荷,把電容和電能表接線端并聯(lián),這樣并聯(lián)電容將吸收超前電流,以此來有效地補(bǔ)償感性負(fù)載對(duì)應(yīng)的滯后電流,這樣就實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)能感性負(fù)載無功功率與電場(chǎng)能無功功率之間的交換,可以交換互感器、感性負(fù)載之間的能量,有效地減少二次回路電流,降低二次負(fù)載。

2.5 解除二次回路阻抗與壓降問題

參照相關(guān)的技術(shù)規(guī)程與科學(xué)規(guī)定,無論是一類還是二類貿(mào)易型電能計(jì)量設(shè)備,其電壓互感器二次回路電壓降要控制在額定二次電壓的0.2%。對(duì)此,應(yīng)該科學(xué)地選配互感器,要從其規(guī)格、尺寸、材質(zhì)等多方面入手來綜合分析、擇優(yōu)做出合理選配。借助補(bǔ)償設(shè)備來補(bǔ)償二次壓降,同時(shí)選擇專門的計(jì)量回路,具體包括:專門的互感器二次計(jì)量繞組,以此來預(yù)防繼電保護(hù)與測(cè)量回路等的干擾,選擇專門的計(jì)量二次電纜、特定的開關(guān)、熔斷器等,這些方式和方法都站在了設(shè)備配設(shè)的方面來有效控制電壓互感器二次回路電壓降,也可以合理地控制一次電纜的長(zhǎng)度,擴(kuò)大一次導(dǎo)線截面面積,從而有效地控制二次電纜導(dǎo)線的電阻,而且要合理地把握二次回路導(dǎo)線截面,一般要在4mm2以上,而且要科學(xué)地掌握好電壓二次回路導(dǎo)線截面大小,一般要在2.5mm2以上。

2.6 控制諧波干擾

諧波是影響計(jì)量準(zhǔn)確度的一大原因,對(duì)此必須高度重視諧波干擾問題,一般來說,諧波干擾問題與多種因素密切相關(guān),為了有效地控制諧波干擾,就要立足于整體,編制出科學(xué)的解決對(duì)策和措施,首先要不斷地更新完善電能表技術(shù),提高電能表型號(hào),優(yōu)選先進(jìn)的電能表,從而有效地抵制諧波的干擾與威脅,同時(shí),也要清晰地明確諧波、基波的潮流動(dòng)向,對(duì)應(yīng)進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)算、計(jì)量,預(yù)防諧波與基波的混淆,同時(shí),為了確保繼電保護(hù)正確動(dòng)作,還要立足于現(xiàn)實(shí)條件、客觀實(shí)際,科學(xué)地加大電流互感器對(duì)短路電流的承受力,優(yōu)化變比精準(zhǔn)度,控制變比誤差。

變電站電能計(jì)量誤差的影響因素很多,為了解除其中的問題最關(guān)鍵是要參照電能表的自身特點(diǎn)、以及計(jì)量中出現(xiàn)的多種問題來靈活地采取干擾性對(duì)策和措施,除了要采取必要的技術(shù)措施,還要強(qiáng)化對(duì)電能計(jì)量設(shè)備的科學(xué)、規(guī)范化管理,例如:加強(qiáng)抄表管理,深入剖析電能計(jì)量數(shù)據(jù)等,強(qiáng)化電能保護(hù)等,以此來控制電能計(jì)量失誤問題。

3 結(jié)語

電能計(jì)量設(shè)備普遍存在計(jì)量失準(zhǔn)、失真問題,電能計(jì)量的誤差問題不僅會(huì)影響供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益,也將影響供電服務(wù)質(zhì)量,引發(fā)用電客戶的不滿,對(duì)此,必須積極地重視變電站電能計(jì)量誤差問題,明確誤差產(chǎn)生的原因,并根據(jù)誤差成因來針對(duì)性地采取控制對(duì)策和措施,從整體上來提高變電站電能計(jì)量誤差控制水平。

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