電能計(jì)量裝置

分類

中國將電能計(jì)量裝置按其計(jì)量的重要性分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類，相應(yīng)的電能表和互感器準(zhǔn)確度等級見表。

各類電能計(jì)量裝置應(yīng)配置的電能表及互感器的準(zhǔn)確度等級

注：（1）、0.5(*)級電壓互感器或電流互感器表示原為0.5級電壓互感器或電流互感器，在正常工作電壓或負(fù)荷電流范圍內(nèi)和實(shí)際二次負(fù)載下其實(shí)際誤差符合0.2級互感器的要求。（2）、S表示加強(qiáng)結(jié)構(gòu)。

各類電能計(jì)量裝置適用的范圍：①Ⅰ類，用于計(jì)量10萬kW及以上發(fā)電機(jī)發(fā)電量;月平均用電量100萬kW·h及以上或變壓器容量為2000 kV·A及以上的高壓計(jì)費(fèi)用戶;跨省電網(wǎng)之間的聯(lián)絡(luò)線。②Ⅱ類，用于計(jì)量10萬kW以下發(fā)電機(jī)發(fā)電量;月平均用電量10萬kW·h及以上或變壓器容量為315 kV·A及以上的高壓計(jì)費(fèi)用戶;發(fā)電廠廠用電。③Ⅲ類，用于計(jì)量月平均用電量10萬kW·h以下或變壓器容量為315 kV·A以下的高壓用戶和用電容量較大的低壓用戶。④Ⅳ類，用于計(jì)量其他低壓用戶。

為保證電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確地計(jì)量電能，首先應(yīng)正確地選擇電能計(jì)量裝置類別;其次，選擇性能和質(zhì)量優(yōu)良的電能表和儀用互感器，以及二次回路導(dǎo)線截面，并按規(guī)定安裝、維護(hù)，確保電能計(jì)量裝置運(yùn)行的安全、準(zhǔn)確、可靠。

電能表

電能表是電能計(jì)量裝置的核心部件，是計(jì)量某一時段電能累積值的儀表。電能表是記錄電能量的專用計(jì)量器具。它隨著供電企業(yè)的出現(xiàn)而誕生，也隨著供電企業(yè)的發(fā)展而不斷進(jìn)步， 是一種社會擁有量最大的計(jì)量器具之一， 主要用于電力的貿(mào)易結(jié)算和電力生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的考核。

感應(yīng)式電能表

感應(yīng)式電能表的種類型號雖很多，但基本結(jié)構(gòu)相似，均由測量機(jī)構(gòu)和輔助部件兩大部分組成。測量機(jī)構(gòu)是電能表實(shí)現(xiàn)電能測量的核心部分，包括電磁驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、軸承和計(jì)度器。單相電能表的測量機(jī)構(gòu)見圖1。電磁驅(qū)動元件包括電壓元件和電流元件。電壓元件由鐵芯和電壓線圈組成;電流元件由鐵芯和電流線圈組成。轉(zhuǎn)動元件由轉(zhuǎn)盤(也稱圓盤)和轉(zhuǎn)軸組成。制動元件由永久磁鐵和調(diào)整裝置組成。軸承是電能表的主要元件，軸承質(zhì)量的好壞，對電能表的準(zhǔn)確度及使用壽命有重要影響。計(jì)度器是供計(jì)算電能累積值用的，是電能表的指示部分。輔助部件包括基架、底座、表蓋、端鈕盒和銘牌。

感應(yīng)式電能表的基本工作原理為驅(qū)動元件的電壓元件和電流元件將交變電壓和電流轉(zhuǎn)變?yōu)榇┻^轉(zhuǎn)盤的交變磁通，該磁通與其在轉(zhuǎn)盤中感應(yīng)的電流相互作用，產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。而制動元件產(chǎn)生的制動力矩，使轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動速度與被測電路的功率成正比。把轉(zhuǎn)動的圈數(shù)傳給計(jì)度器，累計(jì)成電能累積值。

電子式電能表

結(jié)構(gòu)與感應(yīng)式電能表相似，由測量機(jī)構(gòu)和輔助部件兩大部分組成。測量機(jī)構(gòu)以電子電路為主構(gòu)成，它的測量元件是由ui乘法器、U/f轉(zhuǎn)換器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成;輔助部件與感應(yīng)式電能表相同。

電子式電能表的基本工作原理框圖見圖2。電功率P=ui，電能W=P_t，作為電子式電能表的關(guān)鍵部分是ui乘法器，采用較多的是時分割乘法器。將u、i經(jīng)感應(yīng)分壓器和電流互感器，使被測信號轉(zhuǎn)換成與之成比例的小電壓和小電流，輸入到時分割乘法器中相乘，就可得到一個與功率P成正比的模擬電壓U，再把U經(jīng)U/f轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)轭l率，根據(jù)頻率計(jì)在△t時間內(nèi)的計(jì)數(shù)N，便可得到這一段時間內(nèi)的平均功率，而對某一段時間內(nèi)的電能測量，就變?yōu)閷@一段時間內(nèi)所轉(zhuǎn)換得到的電脈沖數(shù)作累計(jì)。

電子電能表可以做成單相的，也可以做成三相的。歷史與發(fā)展 電能表在世界上的出現(xiàn)和發(fā)展已有100多年的歷史。最早的電能表是1881年根據(jù)電解原理制成的直流電能表，重達(dá)10kg，無準(zhǔn)確度保證。1885年，由于交流電的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，誕生了感應(yīng)式電能表。這種電能表重量輕、價格廉、結(jié)構(gòu)簡單、操作安全，經(jīng)過長期的使用和不斷的改進(jìn)，形成了系列產(chǎn)品，性能日益完善。近年來，隨著電子元件的發(fā)展和應(yīng)用，又出現(xiàn)了電子式電能表。

電能計(jì)量裝置配置原則

電能計(jì)量裝置的配置原則如下：

（1）貿(mào)易結(jié)算用的電能計(jì)量裝置原則上應(yīng)設(shè)置在供用電設(shè)施產(chǎn)權(quán)分界處；在發(fā)電企業(yè)上網(wǎng)線路、電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)間的聯(lián)絡(luò)線路和專線供電線路的另一端應(yīng)設(shè)置考核用電能計(jì)量裝置。

（2）I、II、III類貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置應(yīng)按計(jì)量點(diǎn)配置專用電壓、電流互感器或者專用二次繞組及其二次回路不得接入與電能計(jì)量無關(guān)的設(shè)備。

（3）計(jì)量單機(jī)容量在100MW及以上發(fā)電機(jī)組上網(wǎng)貿(mào)易結(jié)算電量的電能計(jì)量裝置和電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)之間購銷電量的電能計(jì)量裝置，宜配置準(zhǔn)確等級相同的主副兩套有功電能表。

（4）35KV以上貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置中電壓互感器二次回路，應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)，但可裝設(shè)熔斷器；35KV及以下貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置中電壓互感器二次回路，應(yīng)不裝設(shè)隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)和熔斷器。

（5）安裝在用戶處的貿(mào)易結(jié)算用電能計(jì)量裝置，10kV及以下電壓供電的用戶，應(yīng)配置全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電能計(jì)量柜或電能計(jì)量箱；35kV電壓供電的用戶，宜配置全國統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電能計(jì)量柜或電能計(jì)量箱。

（6）貿(mào)易結(jié)算用高壓電能計(jì)量裝置應(yīng)裝設(shè)電壓失壓計(jì)時器。未配置計(jì)量柜的，其互感器二次回路的所有接線端子、試驗(yàn)端子應(yīng)能實(shí)施鉛封。

（7）互感器二次回路的連接導(dǎo)線截面積應(yīng)按電流互感器的額定二次負(fù)荷計(jì)算確定，至少應(yīng)不小于4mm2。對電壓二次回路，連接導(dǎo)線截面積應(yīng)按允許的電壓降計(jì)算確定，至少應(yīng)不小于2.5 mm2。

（8）互感器二次負(fù)荷應(yīng)在25%~100%額定二次負(fù)荷范圍內(nèi)；電流互感器額定二次負(fù)荷的功率因數(shù)應(yīng)為0.8~1.0；電壓互感器額定二次負(fù)荷的功率因數(shù)應(yīng)與實(shí)際二次負(fù)荷的功率因數(shù)接近。

（9）電流互感器額定一次電流的確定，應(yīng)保證其在正常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的60%左右，至少應(yīng)不小于30%。否則應(yīng)選用高動熱穩(wěn)定電流互感器以減小變比。

（10）為提高低負(fù)荷計(jì)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)選用過載4倍及以上的電能表。

（11）經(jīng)電流互感器接入的電能表，其標(biāo)定電流不宜超過電流互感器額定二次電流的30%，其額定最大電流應(yīng)為電流互感器額定二次電流的120%左右。直接接入式電能表的標(biāo)定電流應(yīng)按正常運(yùn)行負(fù)荷電流的30%左右進(jìn)行選擇。

（12）執(zhí)行功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)的用戶，應(yīng)安裝能計(jì)量有功電量、感性和容性無功電量的電能計(jì)量裝置；按最大需量計(jì)收基本電費(fèi)的用戶應(yīng)裝設(shè)具有最大需量計(jì)量功能的電能表；實(shí)行分時電價的用戶應(yīng)裝設(shè)復(fù)復(fù)率電能表或多功能電能表。

（13）帶有數(shù)據(jù)通信接口的電能表，其通信規(guī)約應(yīng)符合DL/T645-1997《多功能電能表通信規(guī)約》的要求。

（14）具有正、反向送電的計(jì)量點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)計(jì)量正向和反向有功電量以及四象限無功電量的電能表。

接線方式

電能計(jì)量裝置的接線方式步驟如下：

（1）接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的電能計(jì)量裝置，應(yīng)采用三相三線有功、無功電能表。接入非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的，應(yīng)采用三相四線有功、無功電能表或三只感應(yīng)式無止逆單相電能表。

（2）接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的3臺電壓互感器，35kV及以上的宜采用V/v方式接線，接入非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的3臺電壓互感器，35kV及以上的宜采用Y0/y0方式接線。其一次側(cè)接線方式和系統(tǒng)接地方式相一致。

（3）低壓供電，負(fù)荷電流為50A及以下時，宜采用直接接入式電能表；負(fù)荷電流為50A以上的，宜采用經(jīng)互感器接入的接線方式。

（4）對三相三線制接線的電能計(jì)量裝置，其2臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用四線連接。對三相四線制接線的電能計(jì)量裝置，其3臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接。

中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)：指一個系統(tǒng)，除通過具有高阻抗的指示、測量儀表或保護(hù)裝置接地外，無其他旨在接地的連接。

吳重民，中國南方電網(wǎng)公司廣州供電局計(jì)量中心主任，教授級高級工程師。在電能計(jì)量裝置系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)評估技術(shù)、電能計(jì)量裝置狀態(tài)檢修技術(shù)等領(lǐng)域取得多項(xiàng)研究成果。

通過本書的學(xué)習(xí)，有助于電能計(jì)量管理和專業(yè)技術(shù)人員特別是設(shè)計(jì)人員理解、掌握電能計(jì)量裝置通用設(shè)計(jì)，并在實(shí)際中熟練運(yùn)用。本書也可供相關(guān)人員學(xué)習(xí)參考。

《國家電網(wǎng)公司輸變電工程通用設(shè)計(jì) 電能計(jì)量裝置分冊》充分考慮了目前公司系統(tǒng)電能計(jì)量裝置的設(shè)計(jì)、運(yùn)行現(xiàn)狀，結(jié)合計(jì)量技術(shù)的發(fā)展趨勢。

前言

第一章　基本知識

第二章　電能計(jì)量裝置

第三章　電能計(jì)量裝置的選擇、安裝和使用

第四章　電能計(jì)量裝置的檢定與試驗(yàn)

第五章　電能計(jì)量裝置的故障分析處理

第六章　高級量測體系和智能電能表

第七章　電能計(jì)量裝置的管理

第八章　電能計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置的管理

參考文獻(xiàn)2100433B