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1第1章电能计量基本概念在电力市场的整体运作中，由于电力市场中的发电公司、电网公司、供电公司、用电客户各自独立经营，分属于电力系统中的上、下游产业，相互之间均有对电能量的计量及贸易结算业务，相互间的经济关系靠“电能计量装置”这杆“称”来裁定，加之城乡广大居民客户推行一户一表，工商客户推行分时电价，集中用户推行集中抄表、大电力客户实行远方抄表及远方监控，特定用户推行预付费电能表，大用户推行安装无功电能表、最大需量表，所以整个电力市场中电能计量装置的数量、类型，在近几年间急骤增多，新技术含量大幅度提高，电能计量在电力市场中的地位显著提高。我们必须加强电能计量基础知识的学习，加强电能计量新技术的学习，使电能计量工作管理规范化、符合国家标准，计量准确可靠，接线正确统一，为查获违章用电及防止窃电提供良好的技术环境，为处理电费纠纷提供理论依据，从而降低管理线损，降低供电成本，提高供电企业的综合效益。最终达到稳定电价、开拓电力市场、服务于人民，服务于社会，增强我国工农业产品的国际竞争力的目的。1·1电能计量装置及电能计量管理简介电能计量装置的原理框图如图1—1所示，用户供电线路分支是与高压配电系统相联接的，要对这个高压供电系统分支的电能进行计量，首先要通过电压信号源器件将高电压信号成正比地变为低电压信号，通过电流信号源器件将大电流信号成正比地变为小电流信号；然后通过传输线将这个低电压、小电流信号传输给电能量采样、测量、计算、显示、存储器件。电压信号源器件一般选用电压互感器，也有用电阻分压器的；电流信号源器件一般选用电流互感器，2高新技术选用电子式电流互感器、光电流互感器；传输线一般选用电缆，高新技术选用光缆；电能量采样、测量、计算、显示、存储一般由电能表来完成，高新技术直接用计算机来取代电能表。图1—1电能计量装置的原理框图目前广泛使用的电能计量装置包括：计量用电流电压互感器、电能表及其互感器与电能表之间的二次回路，电能计量箱(柜)，电能计量集抄设备等。电能通过电网传输会产生网损，通过专线传输会产生线损，一个变压器台区变压器的供电量会大于售电量之和，其差值也称为线损。线损造成的经济损失使输电、供电成本加大，电力系统中各级电能计量装置计量结果正确与否会影响每段线路记录的线损大小，影响线损的归属，是个值得注意的经济问题。在有一些发达的国家里，电能计量工作由独立的计量装表公司、技术监督部门来管理，可使发电、供电、用电各方的经济利益得到保护，使3电力市场更加公平、公正。对电能计量装置管理的目的是为了保证电能计量量值的准确、统一和电能计量装置运行的安全可靠。对电能计量进行管理包括：计量方案的确定；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1·2·1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。4I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Ⅰ0.20.2s或0.2*)0.2s或0.5s2.0Ⅱ0.20.2s或0.2*)0.5s或0.52.0Ⅲ0.50.5s1.02.0Ⅳ0.50.5s2.03.0V____0.5s2.0___*)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。5V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。1·2·2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6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7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。1·3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。1·3·1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uK降低电压；用到电流互感器，按电流互感器变比iK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)×uK×iK8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。1·3·2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9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