装置的说明.docx
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装置的说明
第五章电能表与互感器
电能计量装置的作用:
①电力市场中作为电能量贸易结算依据;②发电厂用于计量厂用电量;③供电公司用于测量每条线路的实际线损;④工农业客户用于计算单位产品耗电量,核算产品的电能成本;⑤各单位用于计量下属部门的分电量。
电能计量装置的主要部件:
①计量用电流互感器、电压互感器;②电能表;③互感器与电能表之间的二次回路。
电能计量装置的附属部件:
①试验接线盒;②失压断流计时仪;③铅封;④电能计量箱(柜);⑤电能量集抄设备。
电能表分类
•按相别及接线方式,分为单相表、三相三线两元件表和三相四线三元件表。
•按电能种类,分为有功电能表、无功电能表、直流电能表。
•按电压等级,分为高压表、低压表两种。
•按电流测量范围,分为直通表和经电流互感器接入两种。
•按准确度等级,分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0级。
•按结构原理,分为感应式电能表、全电子式电能表、机电一体化电能表。
•按测量功能,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。
§5-1单相感应系电能表
感应系电能表的结构
1、驱动元件:
产生转动力矩的元件。
包括电流电磁铁和电压电磁铁。
电流电磁铁由“U”字形铁心和电流线圈(导线粗,匝数少)组成,电流线圈与负载串联,通过负载电流。
电压电磁铁由横“日”字形铁心和电压线圈(导线细,匝数多)组成,电压线圈与负载并联(电感性很强),承受负载电压,始终带电。
2、转动元件:
由铝制园盘和转轴组成。
驱动元件所产生的交变磁通穿过铝盘,在铝盘上产生涡流,该涡流又和产生它的磁通相互作用,产生电磁力驱使铝盘转动。
3、制动元件:
产生反作用力矩的元件。
是一个永久磁铁。
铝盘转动时,永久磁铁的磁场切割铝盘并在铝盘中产生感应电流,该感应电流和永久磁铁的磁场相互作用,产生反作用力矩。
4、积算机构:
用来计算铝盘的转数并将转数变换为被测电能的千瓦小时数。
包括转轴上的蜗轮、蜗杆及一套齿轮和字轮。
通常称为计度器。
铝盘转动原理
G-蜗杆;A-蜗轮;B、D-主动轮;C、E-从动轮;1~4-横轴;5-进位轮;6-长齿;7-短齿;8-梢齿;9-槽齿;10-转轴
感应式电能表的工作原理
1、驱动力矩
usiniKMQ
PkUIcosKusiniK2、驱动力矩与有功功率的关系MQ
ThtCP2KTPn3、当负载功率稳定时,MT=MQ,铝盘匀速转动,则有K
4、时间T内铝盘所转圈数N为
N=nT=CPT=CW
单相电能表的接线方式
经互感器接入式图
注:
P72图5-2有错误
直接接入式图
§5-5
仪用互感器互感器在电力系统的作用
在计量大电流线路的电能时,可按电流互感器的变比ki来减小电流;在计量高电压线路的电能时,可按电压互感器的变比ku来降低电压;使接到互感器二次侧的电能表能够安全、准确地计量电能。
此时所计电能量W为:
W=(本月抄见数-上月抄见数)×ki×ku尽管一次电流与电压有各种不同的值,但通过合理选择互感器的变比,可使电流互感器二次额定电流统一为5A(330kV及以上线路为1A),使电压互感器的二次额定线电压统一为100V,这样可使电能表制造规格单一化、标准化,同时降低的表耗,使电能表校验及资产管理时的程序简单化、规范化。
互感器还能降低对电能表的绝缘要求,保证在测量回路上工作的人员安全地与高电压大电流隔离。
一、电流互感器简介
电流互感器的一次绕组与被测电路串联,二次绕组与电能表的电流线圈串联。
电能表的电流线圈内阻很小,所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。
额定变比:
KI
一次额定电流值二次额定电流值
I1eI2e
N2N1
电流互感器的接线
电流互感器的使用与选择
1、低压供电客户的负荷电流为50A以上时,电能表不宜直通,应采用电流互感器接入方式。
2、选择电流互感器的一次额定电流,就是选择额定变比,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%。
3、电流互感器二次连线须用单芯铜线,不能太长太细,截面积不少于4平方毫米。
4、电流互感器运行中二次不允许开路。
5、电流互感器接线必须按减极性连接。
6、高压电流互感器K2端要可靠接地。
钳形电流表P85图5-12
交直流两用钳形表
P85图5-13
二、电压互感器简介
电压互感器的一次绕组与被测负载并联,二次绕组与测量仪表的电压线圈并联。
与电力变压器的主要区别是两者容量不同,电压互感器的二次负荷——电能表电压线圈的输入阻抗很大,因此电压互感器相当于开路运行的变压器。
N1U1eU2e一次额定电压值二次额定电压值额定变比:
KUN2
二次连线电阻上的压降为
UU22rIUU2
I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%;其它电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.5%。
电压互感器的接线与使用
电压互感器运行中二次侧严禁短路。
按要求的相序接线。
二次侧须可靠接地。
§5-2三相有功电能表
三相感应式电能表的结构
(a)三相三线两元件表三相三线制计量
(b)三相四线三元件表三相四线制计量
电子式电能表原理框图
LCD显示器电压监控电子狗LED报警
管理单元
RS485通讯接口远红外通讯接口与计量单元接口SPI吸附红外通讯接口
主数据处理器
监控输出
检测输出脉冲输出
负荷曲线存储器
数据存储器
备份数据存储器
参数存储器
时钟电池
时钟
抄表电池
按钮
UabUcb原理图相量图一、三相三线有功电能表的接线方式acII
ūab
ū
a
ⅰa
ūcbūC
ⅰc
Φc
ΦA
ū
b
三相三线有功电能表的原理
UlIlP)]cos(30)[cos(30
sin30UlIl[(cos30cos)sin
)]sin30sin(cos30cos
2UlIl2UlIlcos30cos
32
cos
3UlIlW=cosPT
三相三线有功电能表现场接线----直通式
低压三相三线有功电能测量
三相三线有功电能表的现场接线
-----经互感器接入式
主要用途:
必须同时配接电压互感器和电流互感器,计量35KV、10KV高压供电的大容量电力用户的用电量。
接线方式:
两个电流互感器四线连接,有各自独立的二次回路;两个电压互感器V/V连接。
二、三相四线有功电能表的接线方式
原理图、相量图及计算式
Ub,aIUaIb
aΦⅰaⅰcΦΦⅰb
Uc,Ic
ū
ūc
ūb
UCbUbIbcosaUaIacosP3UPIPcosCICcos
三相四线电能表的现场接线方式
低压直通表接线图
低压经TA接入的标准接线,三个TA六线连接,电流、电压线各自独立。
电流互感器二次通过实验接线盒接线
用于110kV及以上高电压等级的大电流接地系统,电压互感器采用YNyn接线。
§5-3三相无功电能表
1、三相三线无功电能表的原理图、相量图及计算式
U60内相角acIIbcUac
ūa
ⅰa
Φa
ūac
Φⅰa
60°60°
ΦⅰcⅰcΦc
Φuac
ūbcūb
ūc
Φubc
3U线K)]sin(210)I[sin(150UKMQQkI线sin
三相三线无功电能表电压线圈串联电阻的原因
三相三线
内相角无功电能表
在感应式电能表电压线圈的首端串联一个附加电阻R,使电压线圈的u同相,所以u又与Iu,而60滞后Uu仅,I减少为60电阻成分增加,电压线圈的阻抗角从原来的90(这个角60滞后相应的电压U度称为内相角)。
三相三线无功电能表的现场接线
2、三相四线无功电能表的原理图、相量图及计算式
UbcUca跨相接ab90Ic,I,IUab
功电能表
三相感应式电能表的结构
(a)三相三线两元件表三相三线制计量
(b)三相四线三元件表三相四线制计量
电子式电能表原理框图
LCD显示器电压监控电子狗LED报警
管理单元
RS485通讯接口远红外通讯接口与计量单元接口SPI吸附红外通讯接口
主数据处理器
监控输出
检测输出脉冲输出
负荷曲线存储器
数据存储器
备份数据存储器
参数存储器
时钟电池
时钟
抄表电池
按钮
UabUcb原理图相量图一、三相三线有功电能表的接线方式acII
ūab
ū
a
ⅰa
ūcbūC
ⅰc
Φc
ΦA
ū
b
三相三线有功电能表的原理
UlIlP)]cos(30)[cos(30
sin30UlIl[(cos30cos)sin
)]sin30sin(cos30cos
2UlIl2UlIlcos30cos
32
cos
3UlIlW=cosPT
三相三线有功电能表现场接线----直通式
低压三相三线有功电能测量
三相三线有功电能表的现场接线
-----经互感器接入式
主要用途:
必须同时配接电压互感器和电流互感器,计量35KV、10KV高压供电的大容量电力用户的用电量。
接线方式:
两个电流互感器四线连接,有各自独立的二次回路;两个电压互感器V/V连接。
二、三相四线有功电能表的接线方式
原理图、相量图及计算式
Ub,aIUaIb
aΦⅰaⅰcΦΦⅰb
Uc,Ic
ū
ūc
ūb
UCbUbIbcosaUaIacosP3UPIPcosCICcos
三相四线电能表的现场接线方式
低压直通表接线图
低压经TA接入的标准接线,三个TA六线连接,电流、电压线各自独立。
电流互感器二次通过实验接线盒接线
用于110kV及以上高电压等级的大电流接地系统,电压互感器采用YNyn接线。
§5-3三相无功电能表
1、三相三线无功电能表的原理图、相量图及计算式
U60内相角acIIbcUac
ūa
ⅰa
Φa
ūac
Φⅰa
60°60°
ΦⅰcⅰcΦc
Φuac
ūbcūb
ūc
Φubc
3U线K)]sin(210)I[sin(150UKMQQkI线sin
三相三线无功电能表电压线圈串联电阻的原因
三相三线
内相角无功电能表
在感应式电能表电压线圈的首端串联一个附加电阻R,使电压线圈的u同相,所以u又与Iu,而60滞后Uu仅,I减少为60电阻成分增加,电压线圈的阻抗角从原来的90(这个角60滞后相应的电压U度称为内相角)。
三相三线无功电能表的现场接线
2、三相四线无功电能表的原理图、相量图及计算式
UbcUca跨相接ab90Ic,I,IUab
线
ūab
ūa
Φ
ⅰa
ūbC
ⅰC
Φ
ūcūCa
Φ
ⅰb
ūb
a)+UcaIbUbcIacos(90o-Pcb)+UabIccos(90o-cos(90o-)
三相四线无功电能表的现场接线图
低压直接接入
低压采用TA接入
§5-4电能表的使用电能表的型号
类别代号组别代号结构代号功能代号设计序号辅助说明
D-电能表D-单相S-三相三线T-三相四线
S-全电子式
Y-预付费F-复费率D-多功能
阿拉伯数字字母或数字(厂家代号)(附加标注)
B-标准电能表
I-载波抄表
Z-最大需量X-无功电能
电能表的铭牌示例
(a)机电一体化电能表
(b)全电子电能表
额定参数包括电流和电压的额定值
额定电流又分为标定电流Ib和额定最大电流Imax。
标定电流是计算负载的基数电流值,额定最大电流是电能表长期工作,而且误差与温升完全满足技术条件的最大电流值。
如5(20)A,10(40)A,3×1.5(6)A,3×0.3(1.2)A等等,前面的数字是标定电流,括号中的是额定最大电流,乘号前面的3表明是三相表。
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%选择;经TA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%。
电流互感器额定二次电流为5A和1A时,电能表的额定电流分别选择1.5(6)A和0.3(1.2)A。
电压额定值,单相表为220V;低压三相表为3Χ220V/380V;高压三相表为3×100V或3×100/V。
电能表常数和脉冲常数
电能表常数用A表示(也有用C表示的),它是电能表计度器的指示数和转盘转数之间的比例值。
如A=400r/kWh,其中“r”表示转盘转的“圈”数,电能表常数在这里的意义是用户每消耗1kWh电能,对应于转盘转400圈。
脉冲常数出现在全电子电能表或机电一体化电能表的铭牌上,它是电能表数字显示的电能数和对应的脉冲数之间的比例值,也用A表示。
如A=1600imp/kWh,其中“imp”表示“多少个脉冲”。
电子式电能表的面板上有个发光二极管,随着用户用电,它不停闪烁着耀眼的红光,每闪一次代表一个脉冲形成,相当于感应式电能表的铝盘转一圈,用电功率越大闪烁速度越快。
铭牌上的A是理论标称值,若电能表有误差,其实际运行时每kWh对应的圈数A0与标称值不符,A0称为实际电能表常数。
校准电能表时要将实际电能表常数A0调到与标称值A一致。
准确度等级
电能表的准确度等级用百分比误差表示。
百分比误差定义为r(%)=
WWW
100%
其中
W——为被检表显示的电能数;W'——为标准表显示的电能数,认为是实际电能数。
例如级,表明该电能表在按检定规程检验其误差时,其百分比误差r(%)的绝对值不允许超过2.0。
即
100WWWr2.0
若电能表在各负荷电流测试点均能使上式成立,则该表合格。
1.1电能计量装置所在计量点的性质。
电能计量装置所在计量点的性质有很多,我们主要关心的一是客户类别,包括电厂上网关口、电网经营企业关口、供电企业关口等;二是计量方式,包括接线方式、单双向计量方式等;三是计量点的实际经常的负荷工况。
1.2环境因素。
环境因素主要针对于电能计量装置中的电能表设备,电能表的附加误差主要是由于环境温度、电磁场干扰、辅助电源的质量等因素引起,因此,对环境信息的收集与评价有助于对现场运行的电能表计量准确度的评估。
1.3电能计量装置的信息。
电能计量装置的计量性能决定于电能计量装置中各项计量器具的计量性能,应尽可能地选择适应计量点性质和环境条件的计量器具。
1.4电能计量装置的计量准确度的评估。
对电能计量装置在运行中的计量性能或计量准确度进行评估是电能计量装置管理的重要环节,正确的评估首先可以确定电能计量装置在实际运行中的计量性能是否在设计和规程规定的范围内,正确的评估可以使电能计量装置在正常的情况下使用时间尽可能地长,以降低企业的经营成本。
2依据规程正确配置计量装置
2.1提高CT、PT和电能表的精度等级。
对于负荷波动大的用户,改造中选用S级CT和电能表能更有效地提高计量装置的准确性。
增大PT二次回路导线截面、缩短二次导线长度,或安装PT二次压降补偿装置以减少二次压降引入误差对计量准确性的影响。
2.2合理选用CT变比,确保用户正常负荷时CT一次电流达到额定值的30%以上,尽可能选择复式变比CT,同时对未使用的变比档实施防窃电措施,这样可根据用户负荷的发展情况合理选择使用变比,提高计量的准确性。
根据电网一次中性点接地方式,将一次中性点直接接地的用户计量方式由三相三线改为三相四线。
2.3合理选配计量装置中的CT、PT和电能表,使它们的合成误差最小。
改善计量装置的运行环境,以满足计量装置使用说明书和规程中规定的使用条件,将环境条件引入误差降至最小。
3加强计量装置的防窃电管理
3.1加强培训,提高抄表人员素质。
随着电力系统计量技术的不断进步,原有机械表逐渐被电子表代替,自动抄表系统日益得到广泛应用。
有些抄表人员素质不高,计量管理部门又没有重视再培训,导致不应有的电量误抄误计。
3.2定期审核抄表记录制度。
抄表负责人应定期审查抄表员抄录的表示数和计算电量、电费等数据,必要时到装表现场检查是否正确。
3.3计量装置初装建档制度。
初装或换装的电能表及互感器,必须写明表号、原电量计数、表倍率、互感器变比、地址及经办人等资料情况,以利有关的管理工作。
3.4电能计量装置的故障处理制度。
撤回的事故电能表须经专业检定员,从表面外观到内部逐项检验。
做出符合要求检验报告,为妥善处理所谓事故电能表提供依据。
3.5电能计量装置的保管和运输制度。
电能表和互感器应在相应的条件下保存和运输。
3.6电能表和互感器的抽检制度。
使用中的低压电能表和互感器的数量大,并且安装地点不集中,人均分担定检任务较多,出了问题,有时拖到两到五年定检才能发现解决,为此,有条件的供电公司可以针对低压电能表和互感器制订相应的抽检制度,能及时发现和处理有关问题,增加电力企业的经济效益。
3.7电能计量装置的图纸管理和审核制度。
供电部门在审核图纸时根据电能表、电流互感器和电压互感器的误差大小,优化组合它们,使它们的误差互相抵消到最小限度,收到计量电能更准确和电能丢失减少的效果。
4计量装置管理的组织措施
4.1计量方式的选择。
对配电变压器容量150kVA及以上的大用电客户和特殊用电客户,如诚信度不高、有窃电经历者应采用高供高计,对其他客户采用高供低计,对城乡居民用电实行“一户一表”低供低计。
对100kVA及以上用电客户,还应计量无功电能量。
4.2培养和建立一支思想素质高、技术过硬的计量安装队伍,实行专业化计量装置安装和拆换,并配备齐全装拆工器具和安全工器具。
4.3建立健全计量装置资料,主要包括电能表、电流互感器、电压互感器固定资产账、卡片和电能表、互感器装拆移换凭证。
此工作凭证是最基本、最原始的现场计量装置装拆记录,应按项目规范填写,特别强调的是,“客户代表”栏必须由客户签名,真正体现公开透明服务,程序合法按章履行。
4.4计量装置的定期检查。
检查人员应不断提高业务素质和熟练掌握发现问题的技能。
特别是对技术性窃电行为的证据要有能力提取和鉴定。
4.5严格封印管理。
封铅选用特制的具有编号、名称的新产品,封印由计量管理所(中心)、大客户班、供电所区分专用。
电能表、互感器由计量管理所(中心)封印,计量箱外由大客户班、供电所10kV专责人封印,一户一表由供电所0.4kV专责人封印。
4.6及时处理计量事故。
对客户原因造成计量设备损坏,如电能表、互感器损坏的应追究赔偿,并追补电能量。
对非客户原因造成的计量事故,应追究相关人员的责任。
4.7对故意损坏计量设备的,对私自拆除、伪造封印、改动电能表(有功和无功)、电压、(电流)互感器或改变正确接线方式的行为,应先提取证据,再按《供电营业规则》规定给予处罚。
对窃电性质严重者,交司法机关处理。
参考文献:
[1]王月志.电能计量[M].北京:
中国电力出版社,2005.
[2]张吉林.电网防窃电技术措施[J].山东电力技术,2006.
[3]余龙光.浅析供电系统电能计量误差[J].淮南职业技术学院学报,2005
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