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电能计量装置

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  电能计量装置是用于测量、记录发电量、供(互供)电量、厂用电量、线损电量和用户用电量的计量器具。电能计量装置指由电能表(有功、无功电能表,最大需量表,复费率电能表等)、计量用互感器(包括电压互感器和电流互感器)及二次连接线]

  中国将电能计量装置按其计量的重要性分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四类,相应的电能表和互感器准确度等级见表。

  注:(1)、0.5(*)级电压互感器或电流互感器表示原为0.5级电压互感器或电流互感器,在正常工作电压或负荷电流范围内和实际二次负载下其实际误差符合0.2级互感器的要求。(2)、S表示加强结构。

  各类电能计量装置适用的范围:①Ⅰ类,用于计量10万kW及以上发电机发电量;月平均用电量100万kW·h及以上或变压器容量为2000 kV·A及以上的高压计费用户;跨省电网之间的联络线万kW以下发电机发电量;月平均用电量10万kW·h及以上或变压器容量为315 kV·A及以上的高压计费用户;发电厂厂用电。③Ⅲ类,用于计量月平均用电量10万kW·h以下或变压器容量为315 kV·A以下的高压用户和用电容量较大的低压用户。④Ⅳ类,用于计量其他低压用户。

  为保证电能计量装置准确地计量电能,首先应正确地选择电能计量装置类别;其次,选择性能和质量优良的电能表和仪用互感器,以及二次回路导线截面,并按规定安装、维护,确保电能计量装置运行的安全、准确、可靠。

  电能表是电能计量装置的核心部件,是计量某一时段电能累积值的仪表。电能表是记录电能量的专用计量器具。它随着供电企业的出现而诞生,也随着供电企业的发展而不断进步, 是一种社会拥有量最大的计量器具之一, 主要用于电力的贸易结算和电力生产技术经济指标的考核。

  感应式电能表的种类型号虽很多,但基本结构相似,均由测量机构和辅助部件两大部分组成。测量机构是电能表实现电能测量的核心部分,包括电磁驱动元件、转动元件、制动元件、轴承和计度器。单相电能表的测量机构见图1。电磁驱动元件包括电压元件和电流元件。电压元件由铁芯和电压线圈组成;电流元件由铁芯和电流线圈组成。转动元件由转盘(也称圆盘)和转轴组成。制动元件由永久磁铁和调整装置组成。轴承是电能表的主要元件,轴承质量的好坏,对电能表的准确度及使用寿命有重要影响。计度器是供计算电能累积值用的,是电能表的指示部分。辅助部件包括基架、底座、表盖、端钮盒和铭牌。

  感应式电能表的基本工作原理为驱动元件的电压元件和电流元件将交变电压和电流转变为穿过转盘的交变磁通,该磁通与其在转盘中感应的电流相互作用,产生驱动力矩,使转盘转动。而制动元件产生的制动力矩,使转盘的转动速度与被测电路的功率成正比。把转动的圈数传给计度器,累计成电能累积值。

  结构与感应式电能表相似,由测量机构和辅助部件两大部分组成。测量机构以电子电路为主构成,它的测量元件是由ui乘法器、U/f转换器和计数器构成;辅助部件与感应式电能表相同。

  作为电子式电能表的关键部分是ui乘法器,采用较多的是时分割乘法器。将u、i经感应分压器和电流互感器,使被测信号转换成与之成比例的小电压和小电流,输入到时分割乘法器中相乘,就可得到一个与功率P成正比的模拟电压U,再把U经U/f转换器转变为频率,根据频率计在△t时间内的计数N,便可得到这一段时间内的平均功率,而对某一段时间内的电能测量,就变为对这一段时间内所转换得到的电脉冲数作累计。

  电子电能表可以做成单相的,也可以做成三相的。历史与发展 电能表在世界上的出现和发展已有100多年的历史。最早的电能表是1881年根据电解原理制成的直流电能表,重达10kg,无准确度保证。1885年,由于交流电的发现和应用,诞生了感应式电能表。这种电能表重量轻、价格廉、结构简单、操作安全,经过长期的使用和不断的改进,形成了系列产品,性能日益完善。近年来,随着电子元件的发展和应用,又出现了电子式电能表。

  (1)贸易结算用的电能计量装置原则上应设置在供用电设施产权分界处;在发电企业上网线路、电网经营企业间的联络线路和专线供电线路的另一端应设置考核用电能计量装置。

  (2)I、II、III类贸易结算用电能计量装置应按计量点配置专用电压、电流互感器或者专用二次绕组及其二次回路不得接入与电能计量无关的设备。

  (3)计量单机容量在100MW及以上发电机组上网贸易结算电量的电能计量装置和电网经营企业之间购销电量的电能计量装置,宜配置准确等级相同的主副两套有功电能表。

  (4)35KV以上贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助接点,但可装设熔断器;35KV及以下贸易结算用电能计量装置中电压互感器二次回路,应不装设隔离开关辅助接点和熔断器。

  (5)安装在用户处的贸易结算用电能计量装置,10kV及以下电压供电的用户,应配置全国统一标准的电能计量柜或电能计量箱;35kV电压供电的用户,宜配置全国统一标准的电能计量柜或电能计量箱。

  (6)贸易结算用高压电能计量装置应装设电压失压计时器。未配置计量柜的,其互感器二次回路的所有接线端子、试验端子应能实施铅封。

  (7)互感器二次回路的连接导线截面积应按电流互感器的额定二次负荷计算确定,至少应不小于4mm2。对电压二次回路,连接导线截面积应按允许的电压降计算确定,至少应不小于2.5 mm2。

  (8)互感器二次负荷应在25%~100%额定二次负荷范围内;电流互感器额定二次负荷的功率因数应为0.8~1.0;电压互感器额定二次负荷的功率因数应与实际二次负荷的功率因数接近。

  (9)电流互感器额定一次电流的确定,应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60%左右,至少应不小于30%。否则应选用高动热稳定电流互感器以减小变比。

  (11)经电流互感器接入的电能表,其标定电流不宜超过电流互感器额定二次电流的30%,其额定最大电流应为电流互感器额定二次电流的120%左右。直接接入式电能表的标定电流应按正常运行负荷电流的30%左右进行选择。

  (12)执行功率因数调整电费的用户,应安装能计量有功电量、感性和容性无功电量的电能计量装置;按最大需量计收基本电费的用户应装设具有最大需量计量功能的电能表;实行分时电价的用户应装设复复率电能表或多功能电能表。

  (13)带有数据通信接口的电能表,其通信规约应符合DL/T645-1997《多功能电能表通信规约》的要求。

  (14)具有正、反向送电的计量点应装设计量正向和反向有功电量以及四象限无功电量的电能表。

  电能计量装置的接线)接入中性点绝缘系统的电能计量装置,应采用三相三线有功、无功电能表。接入非中性点绝缘系统的,应采用三相四线有功、无功电能表或三只感应式无止逆单相电能表。

  (2)接入中性点绝缘系统的3台电压互感器,35kV及以上的宜采用V/v方式接线,接入非中性点绝缘系统的3台电压互感器,35kV及以上的宜采用Y0/y0方式接线。其一次侧接线方式和系统接地方式相一致。

  (3)低压供电,负荷电流为50A及以下时,宜采用直接接入式电能表;负荷电流为50A以上的,宜采用经互感器接入的接线)对三相三线制接线台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用四线连接。对三相四线制接线台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线连接。

  中性点绝缘系统:指一个系统,除通过具有高阻抗的指示、测量仪表或保护装置接地外,无其他旨在接地的连接。

  李炳要,戴斌主编. 电量异常数据分析与实例. 北京:中国电力出版社, 2015.10.

  《中国电力百科全书》编辑委员会,中国电力出版社《中国电力百科全书》编辑部 编.中国电力百科全书·用电卷.北京:中国电力出版社.2001.第180-181页.