电能表计量误差产生的原因及调整方法

作为电力企业运营过程中的主要测量工具 电能计量装置准确性对企业的经济效益以及社会效益具有重要影响,能否准确进行电能计量是电力管理部门必须要重视的问题。

电能表是用来测量电能的仪表,按结构和工作原理可分为感应式、电子式和机电一体式电能表,其中电子式电能表又可进一步分为全电子式和机电脉冲式电能表。感应式电能表采用电磁感应的原理把电压、电流、相位转变为磁力矩,推动铝制圆盘转动,圆盘的轴(蜗杆)带动齿轮驱动计度器的鼓轮转动,转动的过程即是时间量累积的过程,因此感应式电能表的好处就是直观,动态连续,停电不丢数据;通过对用户供电电压和电流实时采样,采用专用的电能表集成电路,对采样电压和电流信号进行处理并相乘转换成与电能成正比的脉冲输出,然后通过模拟或数字电路实现电能计量功能。电子式电能表计量精度高、自身功耗低,特别是其计量参数灵活性好、派生功能多。电能表作为当前电能计量和经济结算的主要工具,它的准确与否直接关系到电力企业与用户的经济利益,因此了解电能表计量误差产生的原因,并对其进行误差调整显得十分重要。

一、电能表产生误差的原因

从理论上说,为了使电能表在各种负载电流下能够计量准确,它必须具备下列两个条件:①摩擦力矩与补偿力矩相等;②圆盘转速与功率成正比,制动力矩与圆盘转速成正比。实际情况中,这些条件不可能在所有工作状态下实现,因为摩擦力矩是圆盘转速的复杂函数,不是一个不变的常数;另外由于铁芯材料的原因,电能表在不同负载状态下,磁通与电流之间并不存在严格的正比关系。制动力矩中,由工作磁通产生的部分制动力矩与非工作磁通成正比,当负载变化较大时,它对总制动力矩的影响也较大。由于上述原因,电能表在实际计量中不可避免地会产生偏差。电能表除了在正常情况下产生误差以外,还有由于电压、频率以及温度的变化所引起的附加误差。

二、电能表计量误差分析与调整

电能计量装置包括电能表、互感器和二次接线三部分, 其误差亦主要由这三部分引起,即电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起的误差,三者的代数和统称为综合误差。电能计量的准确与否,与每个部分都是密切相关的。只有电能计量装置的综合误差才是衡量电能计量准确与否的唯一指标,单独一个部分的误差,如电能表的误差,都不能代表整个计量装置的计量误差。

在实际计量装置中,电能表的误差可以在负荷点下将其误差调至最小,而互感器合成误差和电压互感器二次导线压降引起的误差均实际二次回路的运行参数有关,可通过对相关参数的调整降低其误差。电流互感器、电压互感器的合成误差在额定二次负荷范围内均可用准确度来控制。而电压互感器二次导线压降所造成的误差,在综合误差中也占有相当的比例,可以通过电能表、互感器的合理选择来补偿,从而降低计量装置的综合误差。此外,要降低计量综合误差,在新投运和改造的计量装置选型上,要求电能表、互感器都必须符合电能计量装置技术管理规程要求,按负荷类别选取适当的准确度等级,并在投产前做好各项测试工作,在以后的运行管理中,还要根据规程规定进行周期检验和轮换制度。

进行误差调整,首先要判断仪表是否合格。电能表按用途有单相、三相、有功、无功之分。计量检定规程对此有明确的规定。目前电能表检定的主要项目有:直观检查、起动试验、潜动试验、基本误差的测定、绝缘强度试验和走字试验等,每个项目都有具体的要求,检定员只需要按照规章检定即可判断电能表合格与否。日常工作常还会遇到这样的情况,电能表的其他技术指标均能达到,就是基本误差超差,而该技术指标对电能表来说是最为重要的,如果这项指标不准,该表就不能使用。在这种情况下,对此电能表进行基本误差调整,使其符合国家计量检定规程的要求,可为用户节约资金。

简单来说,误差调整就是平时大家所说的表走快走慢时,对表进行调整。从专业的角度说,就没那么简单。调整时,既要考虑电流负载的实际情况,又要考虑电压、频率等相应情况,如果是三相表还要考虑平衡问题,才能把误差调至规定范围内。对接入中性点绝缘系统的电能计量装置,应采用三相三线制电能表,其2台电流互感器二次绕组宜采用四线连线;对三相四线制的电能计量装置,其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。如采用四线连接,若公共线断开或一相电流互感器极性相反,则会影响计量,且在进行现场检验时,采用单相法每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致,会给测试工作带来困难,还可能会造成测量误差。对计费用高压电能计量装置应装设失压计量器,并及时读取失压记录,作为计量人员追补电量的依据。

为了提高电能计量装置整体计量性能,对于一些重要的计量点可采用减小综合误差的概念来进行电能表互感器误差的优化配置,如选配电能表时,应考虑互感器的合成误差使电能表的误差和互感器的合成误差相互抵消,根据电流、电压互感器的误差合理地组合配对,尽量减小互感器的合成误差等。

一般大多数仪表经过调整都能合格,但也有例外,以下几种情况就不能用上述的常规办法处理。这些情况更复杂,更需要检定员认真学习电能表的工作原理,了解电能表的各组成部分的关系,从中找到解决办法。常出现的特殊情况有以下几种:

        ①在进行满载调整时,始终呈现负误差和正误差,而这样的误差是不允许的。文献资料和工作经验表明出现负误差的原因是电压电流铁心间的工作气隙增大,减小驱动转矩造成的;出现正误差的原因是制动磁铁的磁性减弱造成的。了解了上述原因后,采取调小电流电压间的工作气隙,增强制动磁铁的磁性等相应措施即可解决问题;

        ②在对电能表进行相位角误差调整时,无论怎样动都不能把误差调到预定范围。根据其工作原理,对其电流铁心、电压线圈进行观察,总结出是由于电流铁心倾斜,或者电压线圈存在匝间短路现象造成的。重新装配电流铁心更铁电压线圈就可解决。

总之,电能表调整是一项细致的技术工作,需要一定的耐心和经验,除了把握住上述的工作内容,我们还必须严格按照规程规定,切实做好电能表、互感器的现场检验、周期检定、轮换、随机抽检等相关环节的技术与管理工作。只有注重电能计量装置的全过程管理才能更加行之有效地从根本上保障电能计量的准确可靠和安全。

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