电能计量装置基本知识Word格式文档下载.docx
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计量器具的选用、订货验收、抽检、周期轮换、周期检定、耐压走字、检修、保管、报废;
电能计量装置的数据安全与闭锁;
电能计量装置的线路设计及审查、设备安装及竣工验收;
现场运行维护巡视,现场接线检查,现场误差检验,故障处理;
查获跨越或围绕计量装置实施的窃电事件;
异常电量的退补计算;
电能计量资产及帐务管理;
电能计量数据的分析与统计;
有时还要涉及到与电能计量有关的失压计时器、失流计时器、防窃电器,电能量抄核收计费系统,远方集中抄表系统,综自站的自动监测系统等相关内容。
在供电公司,以上内容牵涉到的工种或班组有:
客户代表、营业接洽、资产采购、用户配电装置设计审查及施工、反窃电稽查大队、装表接电工、电能表校验工、电能表修理工、计量内外勤工、互感器校验工、计量器具资产管理员、电能计量数据统计员、用电监察(检查)员、营业普查员、计量微机管理员、电量电费抄核收人员、变电运行人员等等,在这些工种工作的员工和各级干部都必须学习、掌握电能计量知识,并且不断进行知识更新,以适应不断向前发展的电能计量新科技。
1·
2电能计量装置的类别与接线方式
2·
1电能计量装置类别
运行中的电能计量装置按其所计量电能量的多少和计量对象的重要性程度分为五类。
I类电能计量装置:
月平均用电量500万kWh及以上或变压器容量为10000kVA及以上的高压计费用户、200MW及以上发电机、发电企业上网电量、电网经营企业之间的电量交换点、省级电网经营企业与其供电企业的供电关口计量点的电能计量装置。
Ⅱ类电能计量装置:
月平均用电量100万kWh及以上或变压器容量为2000kVA及以上的高压计费用户、100MW及以上发电机、供电企业之间的电量交换点的电能计量装置。
Ⅲ类电能计量装置:
月平均用电量10万kWh及以上或变压器容量为315kVA及以上的计费用户、100MW以下发电机、发电企业厂(站)用电量、供电企业内部用于承包考核的计量点、考核有功电量平衡的110kV及以上的送电线路电能计量装置。
表1—1五类电能计量装置所配设备的准确度等级
电能计量
装置类别
准确度等级
电压
互感器
电流
互感器
有功
电能表
无功
电能表
Ⅰ
0.2
0.2s或0.2*)
0.2s或0.5s
2.0
Ⅱ
0.5s或0.5
Ⅲ
0.5
0.5s
1.0
Ⅳ
3.0
V
____
___
*)0.2级电流互感器仅指发电机出口电能计量装置中配用
Ⅳ类电能计量装置:
负荷容量为315kVA以下的计费用户、发供电企业内部经济技术指标分析、考核用的电能计量装置。
V类电能计量装置:
单相供电的电力用户计费用电能计量装置。
显然从V类至I类,贸易电量的多少及重要性递增,那么所配置的电能表、互感器设备的准确度等级也递增,应符合表1—1所列值。
其中“0.2s”或“0.5s”中的“s”,表示这种电能表或互感器要求在极低负荷下的灵敏度比一般同等级的表计要高。
2电能计量装置的接线方式及配置原则
110kV及以上电压等级的高电压、大电流接地系统,是中性点直接接地系统,其TV常采用三台单相电压互感器按YNyn方式接线,同时接入三台单相电流互感器,用三相四线有功、无功电能表进行计量,表型最好采用三相四线多功能电子式电能表。
35kV电压等级的中性点绝缘系统,可采用Yyn接线方式的电压互感器及三元件电流互感器将信号接入至有三组电能采样元件的有功、无功电能表进行计量。
35kV、10kV电压等级的城乡配电网,均是中性点绝缘系统,中性点无任何接地线,电能计量装置若安装在用户配电变压器的一次高压侧,称为高压计量方式,俗称“高供高计“,一般通过Vv接线方式的电压互感器及两元件电流互感器接入至三相三线有功、无功电能表,这种表表内只有两组电能采样元件;
10kV供电,用户变压器容量小于315KVA时,为了节省用户申请接电的一次性投资,开拓电力市场,可采用低压计量方式,俗称“高供低计”,电能计量装置安装在用户变压器的二次低压侧,低压侧中性点有接地线,必须采用三台电流互感器接入三相四线有功、无功电能表进行计量,这种表表内有三组电能采样元件,同时每次抄表加计变压器的电能损耗。
单相供电电流超过40A时宜采用三相四线制供电,以平衡各相负荷,增强安全保障。
三相低压供电最大负荷电流在50A以上时宜采用电流互感器接入电能表。
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两侧均应设置结算用、考核用电能计量装置。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类贸易结算用的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。
电能计量专用电压、电流互感器或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。
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,宜配置准确度等级相同的主、副两套有功电能表。
35kV以上贸易结算用的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及以下贸易结算用的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。
两元件电流互感器宜采用四线连接,三元件电流互感器宜采用六线连接,不提倡采用电流互感器的公共回线。
电流互感器二次端子与试验端子盒之间的二次回路导线上,不允许有接头,应采用直达线。
安装在用户处的贸易结算用的电能计量装置,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。
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(箱)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。
执行功率因数调整电费的用户,无功电能应就地平衡,除安装有功电能表外,还要安装能分别累计感性和容性无功电能的无功电能表。
用户应在提高用电自然功率因数的基础上,按有关标准、设计和安装无功补偿设备,并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除,防止无功电能倒送。
另外实行两部制电价的用户,需安装最大需量表或有计量最大需量功能的多功能电能表。
执行分时电价的用户,需安装具有分时计量功能的复费率电能表或多功能电能表。
带有数据通讯接口的电能表,其通讯规约应符合DL/T645的要求。
具有正反向送电功能的计量点,如有供、受电量能力的地方电网、有自备发电设备的用户、省际电网间的关口变电站等均应装设能计量正反向有功电能及四象限无功电能的电能表。
有两路及两路以上供电线路或供电电源的重要用户,每一路均应分别安装计量装置。
不同用户应分别安装电能计量装置。
同一用户有不同电价类别的用电设备时,对每一类别必须分别安装电能计量装置,不得混计。
3互感器简介
互感器分为电压互感器与电流互感器两种,它起着一次系统和二次系统之间的桥梁作用。
3·
1互感器的作用
在计量高电压、大电流系统的电能时,要用到电压互感器,按电压互感器的变比
降低电压;
用到电流互感器,按电流互感器变比
来缩小电流,使接到二次侧的电能表能够准确、安全地计量电能。
此时所计电能量W为:
W=(本月抄见数一上月抄见数)×
×
尽管一次电压与电流有各种不同的值,但通过合理选择互感器变比,可使电压互感器的二次额定线电压统一为100V,使电流互感器二次额定电流统一为5A(或者1A),这样可使电能表制造规格单一化、标准化,使电能表校准及资产管理时的程序简单化、规范化。
现在我们一般将电流互感器简称为TA,将电压互感器简称为TV。
电流互感器过去的简称是:
CT、LH,电压互感器过去的简称是PT、YH,这些简称现在还经常出现在各种书刊、文献上。
2测量用电流互感器介绍
电流互感器的准确度等级有:
0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、3.0、10级,其中0.1级以上的为标准互感器,在实验室及标准仪器中使用;
0.2、0.5级用于电能计量;
1.0级以下用于电流、功率、功率因数等电量的监视测量,还用于继电保护装置中。
电流互感器根据一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式,根据铁芯多少可分为单铁芯和多铁芯。
单匝式电流互感器结构简单,尺寸小,价格低,通过短路电流时稳定性较好,但是当被测电流很小时测量准确度低。
因此,单匝式电流互感器一次的额定电流一般为150A以上,一次额定电流超过600A的电流互感器都制成单匝式。
多匝式电流互感器,其一次绕组由穿过环形铁芯的多匝绕组构成,由于一次绕组匝数较多,所以即使一次电流很小,也能获得较高的准确度,但构造比较复杂,且不能做成母线型TA。
多匝式电流互感器还可以有两个或两个以上的铁芯,每个铁芯都有自己单独的二次绕组,一次绕组为两个铁芯共用。
因此,在不改变电流互感器的尺寸,且造价增加不多的情况下可得到两个电流变比。
两个铁芯的二次绕组互不影响,因为改变一个二次绕组的负荷时,一次电流值并不改变,所以对第二个铁芯没有影响。
国内生产的35kV及以上的电流互感器,还可根据需要作成具有三个铁芯或四个铁芯的结构,以供多种测量、控制所需。
电流互感器的类型根据安装方式可分为穿墙式、支柱式和套管式;
根据安装地点可分为户内式和户外式;
根据绝缘方式可分为环氧树脂浇注绝缘式、油浸瓷绝缘式、支柱绝缘式等。
电压为110kV的电流互感器的一次绕组,由相同的两段组成,可串联或并联连接,这样使同一个电流互感器适用于两个不同的额定一次电流值。
电压为220kV的电流互感器的一次绕组由四段组成,四段间可串联、两两串联后并联或四段并联,故可适用于三种不同的额定一次电流值。
3测量用电压互感器介绍
准确度等级为0.1级以上的电压互感器为标准互感器,在实验室及标准仪器中使用;
1.0级用于电压、功率、功率因数等电量的监视测量;
3.0级用于继电保护装置中。
电压互感器的测量准确度与接入的二次负荷大小有关,二次负荷阻抗值越大、二次负荷电流越小表明负荷越轻,随着二次负荷电流的增大电压互感器的比差会从正值变为负值,只有在实际二次负荷等于额定二次负荷时误差才最小。
电压互感器根据绝缘方式一般分为干式、浇注绝缘式和油浸式三种。
油浸式电压互感器又分为普通结构和串级式两种。
干式电压互感器仅用于电压为6kV及以下的空气干燥的屋内配电装置中,其主要优点是重量轻、无着火和爆炸的危险。
浇注绝缘式电压互感器供3~35kV户内使用,如JDZ—10型为单相双绕组环氧树脂浇注绝缘式电压互感器,其一次绕组额定电压为安装点系统的线电压。
JDZJ型为单相三绕组环氧树脂浇注绝缘式电压互感器,其一次绕组额定电压为安装点系统的相电压。
油浸式电压互感器分为普通式和串级式两种。
普通式用于3~35kV系统,串级式用于110kV及以上系统。
普通结构的油浸式电压互感器由铁芯、绕组、油箱和瓷套管等组成。
铁芯和绕组浸在充有变压器油的油箱中,绕组的引出线通过瓷套管引出。
串级油浸式电压互感器的电压等级为110kV及以上,这种电压互感器的铁芯和绕组装在充油的瓷外壳内。
普通结构的电压互感器中,高压一次绕组与铁芯和副绕组之间,是按装置的全部线电压来进行绝缘的,而在串级式电压互感器中,其绝缘是均匀分布于各级的,每一级只处在装置的一部分电压之下,各级之间串接起来,因此可将110kV及以上的高压分降在各级中,从而降低了绝缘要求,可大量节约绝缘材料。
电容分压式电压互感器广泛用于110~330kV中性点直接接地的电网中,基本原理是电容分压。
4光互感器介绍
光互感器是高新技术在互感器设计中的应用,它分为两类,一类是光电压互感器OPT(OpticalPotentialTransformer),原理是波克尔斯(Pockels)电光效应;
另一类为光电流互感器OCT(OpticalCurrentTransformer),原理是法拉第(Faraday)磁光效应。
利用波克尔斯(Pockels)电光效应和法拉第(Faraday)磁光效应来实现从一次电压、一次电流到光的转换,用光信号而不是用电信号作为测量信息的载体,接着用光纤而不是用金属导线来传递测量信息,然后经过光电变换后,可重新取出相应的电信号,供后续电能测量线路和单片机处理。
OPT的测量原理是根据Pockels电光效应来实现的,Pockels电光效应是指某些透明光学介质(如BGO晶体),在外电场作用下,其折射率线性地随外电场改变。
在外电场E作用下,BGO晶体由各向同性变成各向异性的双折射晶体。
当线偏振光投射到双折射晶体的端面,入射光束就会变成初相角相同而电位移矢量互相垂直的两束光,由于他们在BGO晶体中的传播速度不同,出射时有一定相位差,采用检偏器将互相垂直的两束出射光变成偏振相同的相干光,产生相干干涉,从而将相位调制光变成振幅调制光,将相位差的测量转化为光强的测量,最后获得被测电压值。
由于OPT是被测母线的电场在影响传感头,传感头放置的位置影响电压信号的获取,必须寻找合适的位置,使电场与电压成正比,还要克服邻近相电场及地电位的影响。
OCT的测量原理是根据Faraday磁光效应来实现的,Faraday磁光效应是指一束线偏振光在磁场作用下通过磁材料时,它的偏振面将发生偏转,偏转的角度与产生该磁场的被测母线中的电流成正比。
与传统的电磁式互感器相比,光互感器具有以下明显优势:
①体积小、质量轻;
②抗干扰能力强,具有良好的绝缘性能,可降低互感器在保证其绝缘性能上的投资;
③不会产生磁饱和现象,可以完整地传递交、直流信号,能同时满足计量和继电保护的需要,避免多个TA的重复投资,实现信息共享;
④测量准确度、灵敏度高,动态范围大,其额定电流可由几十安至几千安,过电流范围可达几十万安;
⑤具有良好的频率特性,响应速度快,可测出高压线路的谐波电流,进行电流暂态、高频大电流的测量,捕获故障时瞬变过程中的电流波形;
⑥可与光纤通信系统相结合,构成可靠地检测、传输一体化的数据采集系统。
⑦具有很高的性能价格比。
由于光学材料本身难以克服的双折射和温度稳定性影响,光互感器长期运行结果目前还不理想,实用化进程比较缓慢,存在一些不足。
但中外科研人员对此20年来不懈地努力及现场运行结果是令人鼓舞的。
可以预见,光互感器在电能计量及继电保护方面拥有广阔的应用前景。
4电能表简介
电能表由爱迪生1881年首先发明,一百多年来,各国在电能表的原理、结构、材料、工艺、准确度、过载能力、一次寿命、功能多样化、自动化程度上展开了激烈竞争,使电能表行业发生着日新月异的变化。
4·
1电能表的作用
电能表除在电力市场中做贸易结算依据外,发电厂还用它计量厂用电量;
供电公司用它测量每条线路的实际线损;
工农业用户用它计算单位产品耗电量,进行电能成本核算;
电力系统从发电厂直至电力用户每个企业与其下属车间、分公司、各部门之间用它计量分电量,以便内部经济承包核算。
2电能表的分类
电能表按所测电能种类分,可分为有功电能表、无功电能表、直流电能表三种,后者一般用于特殊行业,不用于电力贸易计量。
有功电能表计量用户实际消耗的电能W有,这些电能已经不可逆转地变成了机械能、热能、光能、化学能、生物能等。
无功电能表用于计量用户的无功电能W无,无功电能W无是用户的感性无功电能和容性无功电能的绝对值之和。
无功电能不是用户消耗的电能,而是用户曾经存储起来的电能,这部分电能会与电网进行能量交换。
计量无功电能的目的,是要核算用户一个抄表期内的平均功率因数
,即平均力率,即
用户消耗的无功电能越多,平均功率因数就越低,配电网在为用户输送这些无功电能时,要增加的线损就越多,增加了供电成本。
因此在电费结算时要对功率因数进行考核,功率因数高的用户,供电公司对其在电费中要进行奖励,反之功率因数低则要给予适当的处罚,用经济杠杆来鼓励用户提高本单位的功率因数。
电能表按相别及接线方式分,可分为单相、三相三线制和三相四线制三种。
按电压等级分可分为高压表、低压表两种,前者因为要配接电压互感器,其额定线电压为100V,后者额定相电压统一为220V。
按电流的测量范围分,可分为直通表和经电流互感器接入两种,后者的额定二次电流一般为1.5(6)A,330KV及以上电压等级的计量装置中采用额定二次电流为0.3(1.2)A的电能表,配上各种不同变比的电流互感器,可用来测量不同容量用户的电能。
按准确度等级分,可分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0级等等。
准确度等级的数字越小,准确度等级越高。
0.01~0.1级一般作为计量室标准使用,其它等级在现场使用。
所计量的电能量越多、计量性质越重要,所选用的表计准确度等级要求越高。
按结构原理分,可分为感应式电能表、全电子式电能表、机电一体化电能表。
按所计电能量多少和重要程度分,可分为五类,如表1—1所示。
按测量功能分,可分为分时计费(复费率)电能表、最大需量电能表、预付费电能表、集抄电能表、多功能电能表等等。
分时计费(复费率)电能表将一天24小时划分为基本固定的几个时段,尖峰用电时段的电量称为尖峰电量;
高峰用电时段的电量称为峰段电量;
低谷用电时段的电量称为谷段电量;
平时用电时段的电量称为平段电量。
先确定一个实行分时计费的基础电价,一般峰段电价按基础电价上浮50%左右,谷段电价则下浮50%左右,平时电价与基础电价持平,尖峰电价则比峰段电价更高。
为了时段设置方便,有的地方仅分有高峰与低谷两个时段的电价,又称为“黑白电价”,即白天、黑夜之义,与北京相近时区的地域,高峰用电时段一般为早7时——晚23时,低谷用电时段为晚23时——早7时。
我国西部地区与北京时区相差较大,可根据实际情况灵活调整时段。
在高峰用电时段里,生产、办公和居民生活用电量大,发电机组、输电网、配电网的负担加重,系统要启用备用机组,接近满负荷时,输、配电损耗加大,尖锋负荷时调度困难,增加调度成本,有时甚至影响系统稳定;
而在低谷用电时段大部分用电负荷停止工作,造成大量发电机组及电网设施闲置或轻载运行,但电力系统维护、运行人员得24小时上班,在这个时段内有大量的设备及人力资源浪费,造成包括用户在内的整个电力系统的综合效益下降。
为解决这个矛盾,提高电力设备利用率、电网负荷率,世界各国都采用经济杠杆刺激人们在低谷时段用电,降低谷段电价,抬高峰段电价。
尤其是工农业生产,可将集中用电的工序移到后半夜,使供用电双方均降低成本,实现双赢。
分时计费(复费率)电能表的作用是将不同费率时段的电量分别累计,过去机械式复费率表误差大已完全淘汰,现在的分时计费电能表在复费率计数环节上全部采用电子线路及单片机系统。
最大需量电能表用来测量用户的最大需量,是为配合大工业用户实行两部制电价而设计的。
两部制电价其一为电量电费,与该用户用电量挂钩;
其二为基本电费,与该用户变压器容量或最大需量挂钩。
最大需量是用户在一个抄表期内每15分钟平均用电功率中的最大值,它反映了该用户对电力供应的最大需求。
电力生产者制定电力生产发展计划,兴建发电厂、扩建输电网都是为了满足用户的这个最大需求,所以用户就应该为这个“最大需求”而付费,这是一笔基本固定的费用。
测量用户的最大需量还有别的意义,现在大工业用户基本上都装上了多功能电能表,可以实现对最大需量的遥测、遥控,持续对大用户最大需量的采集、跟踪、分析可以了解各用户及本地区的负荷变化规律,便于配网改造计划的制定、便于负荷预测、便于减少制定电力生产发展计划的盲目性,有很大的现实意义。
为完全按商品交换的原则进行购电用电,人们开发了预付费电能表,先买电,后用电。
先后有投币式、磁卡式、电卡式、IC卡式,寻呼式预付费电能表问世。
目前前三者已被淘汰,而IC卡预付费电能表显示出较多的优越性,寻呼式预付费电能表还处在研制试运行阶段。
对边远乡寨的零散用户、流动人群用户、常欠电费用户、企事业单位内部分表用户IC卡电能表比较适用。
IC卡电能表兼有计量收费、功率限定、购电警告、欠费断电、防窃电等功能。
IC卡电能表又分为全电子式及机电一体化两种,两种表型除电能采样途径不同外,电能量的计数、控制及IC卡接口、断电系统均由单片机控制运行,原理相同。
每一IC卡预付费电能表都有一个编码和用于插入IC卡的插槽,对应的用户手中有唯一一张与该电能表配合使用的IC卡。
IC卡的编码与电能表的编码相同,它是用来在供电公司与用户之间传递用电量的媒介。
为防止伪造,IC卡密码可经常更换,由于不同用户的IC卡密码也不同,所以用户之间不可相互借用IC卡。
IC卡可反复多次使用,供电公司用专用计算机将用户预先购买的用电量写入用户的IC卡,并将卡置为有效。
当用户将有效的IC卡插入电能表的IC卡插槽中时,电能表将IC卡的购电量读进,与以前的剩余电量相加后,经电能表面板上的显示器显示出来,同时将IC卡置为无效,此时IC卡即可拔走。
已给电能表输送过新购电量再拔出的IC卡,若再插入IC卡电能
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- 电能 计量 装置 基本知识