非线性负荷电能表的研制与应用

门浩

【摘要】110kv2#站6kv侧电能表出现电量少计的现象，其中15号变的电量少计现象最为明显，具体表现为110kv2#站对应的14条6kv出线电能表所计量的电量总和要明显少于110kv侧国网安装的电能表中所计电量。在排除电量采集器的故障影响之后，6kv侧仍然有月平均14%的电量被少计。在出现电量少计异常后，用电科曾通过校验现场CT，更换表计、更换CT来排除CT及电能表自身故障的影响，并采取现场直接抄表的方式来避开采集系统的影响，但发现电量明显少计现象仍然存在，初步判断有可能是现场负荷特性等因素对电能表计量造成了影响。

【关键词】供电站;计量分析;稳定

1、异常分析

1.1考察方式

经过调查现场装有堆料机、取料机、皮带机、装船机、翻车机等大功率重负荷，以及变频器、消谐器、电容器等配套设备，为考察这些负荷对电能表计量的影响，技术人员采用分析仪对2号站12条6kv出线（其余2条线路为辅区供电，负荷性质单一且电量不大，故未采集数据）以及110kv母线侧的负载进行了连续的监测，并记录了各线路负载的电压、电流、功率、功率因数及谐波等指标的变化曲线数据，以期能判断出负荷类型及对电能表计量可能造成的影响。

1.2数据分析

经过对12条出线负荷的连续监测，发现现场负荷呈现以下特点：

（1）冲击性负荷明显

从监测的功率数据来看，15号变1、15号变2以及7号变1负荷冲击性特点最为明显，即电流及功率在短时间内发生了大幅度剧烈的变化。拿15号变2举例，15号变2出线的有功功率在10分钟内发生了五次突然升高，最大能从二次侧25W左右升高到200W，每次持续时间在5秒以内，高峰段大约1到2秒。15号变2出线10分钟内的电压与电流有效值变化曲线，从中可以看出，电流也出现对应的短时冲击性变化，而每次冲击电流发生时，电压出现2%到3%左右的跌落。三相电压发生过多次超过2%的跌落，但对应的15号变2出线电流却没有发生明显变化，这说明此时并联在母线上的其他线路也在发生电流冲击现象，而从电压曲线的跌落次数来看，整个2号站出线发生的负荷冲击次数和幅度要远多于我们测量到的数字。电压出现过大于5%的跌落，而对应时刻的7号变1出线电流却没有明显的变化，这说明此时其他出线中在发生电流冲击现象，且冲击幅度约为2倍的（15号变2）最大冲击电流。

因此，从上述分析可知，现场负荷呈现较大负荷的短时冲击性特点，且发生次数要远多于我们测量的结果。

（2）谐波含量不高

通过对12条出线的谐波电压总畸变率与谐波电流总畸变率的检测，发现电压谐波并没有超标，而电流谐波除了在冲击性电流出现时瞬间达到了55%，其他时候都基本满足限值要求，不至于会造成10%以上的计量误差。

（3）110kv进线侧负荷稳定

110kv进线侧安装的是兰吉尔进口电能表，由国网与秦港电力公司的结算表，为研究该表是否也同样受到动态、冲击负荷的影响，造成自身的不准确，我们对110kv进线侧的电流有效值变化进行了监测。110kv进线侧的电流变化波动较小，这说明进线端电能表并没有面临出线端电能表同样严重的问题。这可能是由于经过了一级变压器，变压器自身带有滤波和稳定负荷作用的原因。因此，110kv侧电能表应该是准确的，而现场的负载更多影响了出线端的电能表精度。

2、初步解决方案

针对这种动态、冲击性特点较强的负荷，在15号变I段637和II段644这两条线路试挂两台威思顿公司的冲击性负荷电能表，试挂表串入原表的电流回路中，对两周到一个月的电量数据进行比对，同時比对相同时间内原12条出线表与110kv进线表的电量差异，以判断该冲击负荷是否为造成七公司计量异常的主要原因。

3、初步效果反馈

通过长达一个月比对分析后，试挂的新表所计电量与旧表相差不大，而电量少计问题依然存在。经过大量的数据分析与比对，最终将问题定位在110kn2#站15号变I段出线A，C两相电流为180°夹角，呈严重三相不平衡状态，按三相三线计量原理，在这种严重不平衡情况下，15号变I段电量将少计44%以上，这部分损失体现到2号站14个电能表电量之和上，理论上的总误差将在14%左右。因此，要解决该问题，需要定位引起15号变I段出线严重三相不平衡的原因，查明是负荷侧引起的还是15号变二次侧柜内线路问题。

4、解决过程

4.1 定位引起三相不平衡的原因

为查明是负荷侧的原因还是柜内接线问题，技术人员使用烟台威思顿公司FLUKE 435电能质量分析仪和我公司的JSD9002C三相电能表校验仪分别在2号站15号变I段出线（637），以及七公司现场变电所15号变I段进线（601）进行监测。通过测量发现，不论现场是否投负荷，七公司601测点相序正常，而2号站637相序仍然呈现严重不平衡状态。由于601和637分别位于同一条线路的两端，中间没有带任何负载，因此可以推断637的相序不平衡是由柜内线路问题引起的，而非现场负荷。

4.2 柜内异常排查

为找到637柜内引起相序不平衡的原因，设计以下试验：短路A相互感器，C相不变，若线路正常，电表显示的A相电流将会比C相明显减小;短路C相互感器，A相不变，若线路正常，电表显示的C相电流将会比A相明显减小;同时短路A，C两相互感器，若线路正常，电表显示的AC两相电流将会明显减小;结果发现，仅短路其中任意一相互感器，A，C两相电流都基本没有变化，还保持相等的情况，全部短路A，C互感器，则电表中显示的A，C两相电流明显减小。这个试验结果表明，A，C两相互感器公共端接地出现了异常，导致A，C两相电流互串。为进一步验证结论，将A，C两相互感器在接线盒处全部短路，测量接线盒互感器一侧的电流相序，发现是正常的，从而断定引起2号站计量异常的原因为637柜内接线盒电表侧两条电流出线接地不良的问题。

5、最终原因

通过上述排查过程，引起2号站计量异常的根本原因为637柜内接线盒处，互感器接地线因线路老化在接头处出现了接触电阻。由于电表内部的电流互感器阻抗很小，仅有0.02Ω左右，接地侧接触电阻r只需要达到几十欧姆（这种小电阻用万用表检测不到），即可导致A，C两相互感器出来的电流ia，ic无法通过大地形成回路，而分流到其他相的互感器中，形成了异常相序，导致严重三相不平衡，从而引起三相三线计量要求的电流相序平衡基础被打破，造成严重电量漏计。根据平行四边形法则，当C相电流流入A相，A相电流流入C相，电流反向叠加后形成的新的电流矢量，理论上叠加后的IA和IC正好是方向相反（180°相序），大小相等。该理论分析结论中所观测到的实际异常相序基本一致，这也说明我们找到了引起637相序不平衡的根本原因。

结语：

根据以上分析，影响计量精度的是计量电表二次回路及导线的接触电阻，但其它方面如PT二次压降、电表的使用维护等方面也都需要重点关注，这样才能提高计量准确度，减少计量误差，为港口发展提供好用电服务。

参考文献：

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