计量电压（共7篇）
计量电压 篇1
1 故障现象
宁夏吴忠供电局侯桥变电站 (双母接线方式) 值班人员计算周电能量时, 发现110 k V线路电能量不平衡率为8%, 超出正常范围。经检查, 125侯园I线保护装置电压正常, 但是发现计量电压不正常, U相为2V, V相为59 V, W相为59 V, 正常时各相二次电压值应为60 V。由于U相电压接近于零, 致使侯园I线电能没有计量。
2 计量电压消失原因分析
双母接线的计量电压回路是由母线电压互感器取得电压, 再由线路所在母线隔离开关的动合触点启动重动继电器进行电压切换。值班人员分析原因有以下几种情况:I母电压互感器故障;-1隔离开关辅助触点接触不良;电能表故障;重动继电器故障。
(1) 由于计量和保护所取的电压都来自母线电压互感器, 其中I母计量电压的回路标号为630, 因而值班人员首先检查I母电压互感器是否完好。经检查其表面清洁, 声音正常, 接线正确, 端子并未有松动现象。125侯园I线和126侯韩I线都接I母运行, 共用I母电压互感器。126侯韩I线电能表三相电压均为60 V, 并且125侯园I线保护装置的电压监视回路“TV断线”没有告警, 因此I母电压互感器正常。
(2) 到设备区125侯园I线-1隔离开关操作箱处检查, 其三相均已合到位, 回路正常。
(3) 继续查看I母重动继电器, 计量电压回路630和电能表回路640由该重动继电器接通, 重动继电器能可靠动作, 动合触点均能正确闭合, 其表面没有氧化现象。当检查640回路时, 发现端子排上U相端子松动。紧固端子后, 125侯园I线电能表三相电压均为60 V, 电压正常。
至此故障原因找到, 是计量电压回路640 U相端子松动, 使回路接触不良。同时对其他端子也进行紧固, 以防止此类故障再次出现。
3 防范措施
(1) 运行人员对日常巡视要做到不留死角, 加强设备检查, 做到一看二听。认真检查保护屏上的数据和信号灯是否都在正常状态, 并做好记录。
(2) 定期对重动继电器和隔离开关的动合触点进行检查, 发现故障, 及时处理。
(3) 由于电能表没有加装监视电压消失的信号回路, 使其在电压消失时不能被及时发现处理, 减小损失。建议对其回路加装监视装置, 当出现断线时能够报警提示值班人员, 使其得到及时发现解决。
(4) 在安装或更换电能表时, 要认真检查接线是否正确, 运转是否正常。当发现电能表数据不正常时, 要及时处理。
计量电压 篇2
关键词：农网配电,计量
1 线路装置要求
根据我国实际情况, 我国农村电网配电路线的电压等级分为两类, 一类是10k W的高压, 另一类是0.4k W的低压。两类电压等级, 对线路装置的要求不等。
高低等级的电压均需要满徐以下三个条件:
(1) 线路装置的绝缘强度要满足10Kk W和0.4k W最大功率, 且其能满足相间和相对地的绝缘要求。
(2) 导线和电缆安装敷设应根据《民用建筑电线电缆防火设计规范》 (DGJ08-93-2002的规定。
(3) 低压线路在敷设完工以后接电之前, 应进行绝缘电阻测量:用500V摇表测量线路装置的每一分路以及总熔断器和熔断器之间的线段导线间和导线对大地间绝缘电阻, 对新建线路装置的绝缘电阻不应小于0.5MΩ。对运行中的线路可适当降低绝缘电阻, 但不应小于下列数值:相对零或地≥ 0.22MΩ; 相对相≥ 0.38MΩ 对于36V安全低压线路, 绝缘电阻也不应小于0.22MΩ。
低压供电与高压供电子在设备规格上与高压不同:
(1) 低压供电线路导线选择时, 对于照明及电热负荷, 导线安全载流量 (A) ≥所有电具的额定电流之和;对于动力负荷, 当使用一台电动机时, 导线安全载流量 (A) ≥电动机的额定电流;当使用多台电动机时, 导线安全载流量 (A) ≥容量最大的一台电动机额定电流+ 其余电动机的计算负荷电流的方法来计算。
(2) 低压供电时, 首先对于三相四线制中性线的载流量应为相线载流量的50% 及以上, 当用电负荷大部分为单相设备时或二相三线以及单相线路的中性线载面与相线相同;其次在配电线路的负荷电流通过线路时, 还需要考虑要产生的电压损耗或电压降落;对于低压配电线路的电压损耗, 一般不宜超过4%。
(3) 低压线路的照明线路, 导线安全载流量≥熔体额定电流;动力线路, 导线安全载流量 × (1.5-1.8) ≥熔体额定电流;导线安全载流量≥断路器或熔断器额定电流≥负载额定电流。
2 农网配电线路计量方式
现阶段我国农村的电网线路计量方式较单一, 大都采用单向计量方式, 直接简单。有些也配置了直配式电能表。现阶段, 关于电量计量的相关规定, 我国一般以《计量法》中的规定执行, 有专门的计量工具——电表。随着经济的发展, 供电量、售电量等也参与到计量中来。我国农网的用电计量方式, 越来越规范、准确。
2.1 电表容量
现农村广泛使用的电表多为款容量电表, 较以往的电表, 电容量更大, 在电表超过铭牌所标注的电流倍数时依旧能正确计算电流量, 更为简单方便。以前使用更多的是无限量的电表, 设计为1.5 倍容量被称为电表短时间可过载容量。现在, 随着技术的进步, 出现了2 倍、4 倍乃至6 倍的超大容量电表。但是在实际生活中, 我们配置电表时, 是不能按照最大电流配置的。如果用户申请的20kw的最大用电容量, 为保证记电量的准确, 需配置三相40A的非宽容量电表。但是实际运行中, 短时间内超过50% 负荷的情况下, 电表依旧能正常云运转。但是, 同样情况下, 如果选择配置三相7 (20) A宽容量电表, 只有20A的最大负载量, 在运行过程中可能会引起烧表。现往往配置最大容量的50% 载电量电表, 以保证正常运行, 并直接采用CT接近式安装, 防止烧表。
2.2 低供低计
低供低计的全称是“低压供电、低压计量”, 不仅是农网, 低供低计在城镇同样适用。低供低计的使用标准为:
(1) 电表额定电压:居民用电 (单向电压为220V) , 最大照明用电为3×380/220V;
(2) 额定电流:5 (20) 、5 (30) 、10 (40) 、15 (60) 、20 (80) 和30 (100) A
低供低计是三相四线制, 在计量时可以只使用3 只单向电表来计算数值, 将各电表数值相加求和, 就是最终用电量, 十分方便简便, 不用经过培训就可使用。为了更加准确的计量, 现采用低供低计的方式农网一般配置10k W变压数值, 同时中心点不能接地, 电表使用上, 安装三相三线二元件。
2.3 高供高计
对于10Kw以上的高压供电系统, 一般采用高供高计的计量标准, 即高压供电, 高压侧计量。高供高计较低供低计更为复杂, 在其基础上, 还需要经过PT和CT计时。计算时不能采用电表电量, 而是读取PT和CT倍率, 将数值相乘。高供高计的使用标准为:
(1) 两种电表额定电压, 一是三相三线三元件 (3×100V) 二是三相四线三元件 (3×100/57.7V) ;
(2) 额定电流为1 (2) 、1.5 (6) 或者3 (6) A。
2.4 高供低计
某些用户因为特殊原因需要大量用电, 配置了专用的配电变压器, 对于此类用户, 使用高供低计的计量标准, 即低压供电、低压计量。较之高供高计, 只需配置CT计量, 用电量计算时也只需乘以低压测得的CT倍率。使用标准为:
(1) 35、10k V及以上供电系统, 10k V受电变压器500k VA及以下;
(2) 电表额定电压:3×380V ( 三相三线二元件) 或3×380/220V ( 三相四线三元件) ;
(3) 额定电流:1.5 (6) 、3 (6) 、2.5 (10) A。
参考文献
[1]王芳, 纪雪梅, 田红.中国农村信息化政策计量研究与内容分析[J].图书情报知识, 2013, 01:36-46+77.
[2]胡宗义, 李鹏.农村正规与非正规金融对城乡收入差距影响的空间计量分析——基于我国31省市面板数据的实证分析[J].当代经济科学, 2013, 02:71-78+126-127.
[3]赵德昭.FDI、第三方效应与农村剩余劳动力转移的空间集聚——基于中国省际面板数据的空间计量检验[J].南开经济研究, 2014, 06:105-124.
计量电压 篇3
关键词：电压互感器,电源谐振,熔断器,改进措施
1 引言
根据电力行业标准DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》要求,10k V中性点绝缘电力系统的高压电能计量装置应采用三相二元件计量方式,通常采用高压计量柜(或计量箱)。整套计量装置包括两只电压互感器(PT)、两只电流互感器(CT)和一套三相三线的电能表,PT采用V/V接线。由于经济飞速发展,企业用电负荷不断增加,至2005年东莞电网有315k V·A以上的专用变压器用户35000多户,许多用户终端装有1~3台或多台计量柜(见图1典型一次结线图)。因负荷重,密度大,负荷种类繁杂,用电特性多样,10k V用户高压计量PT经常发生熔断器熔断或烧毁,造成计量表计失压而少计电量。若故障处理不及时,对供、用电双方都会造成一定损失,影响线损计算的同时,影响供电服务水平,所以加强高压计量监管,保证设备安全可靠运行对正确计量有着非常重要的意义。
PT一般经隔离开关和高压熔断器接入高压电网。在110k V及以上的系统中,由于相应的PT采用单相串级绝缘,绝缘裕度大,并且系统多为中性点直接接地,每相设备不能长期承受线电压,也不允许接地,所以110k V及以上系统中的PT一次侧经过隔离开关直接与电网相连;在35k V及以下配电系统多为中性点不接地系统,由于结构简单,易于维护检修,既经济又能满足可靠性要求,所以高压限流熔断器常被安装在PT之前作为过载和短路保护之用。当PT内部故障或与电网连接线发生短路时,高压熔断器熔断,切断故障点或将PT与故障源隔离,从而缩小故障范围,保护设备的安全。
2 造成高压PT故障的原因分析
在正常运行中,PT的内部故障的机率很小。从故障情况数据统计来看,不接地PT故障主要有下面几个原因。
2.1 谐振过电压引起PT故障
根据电力行业标准DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》要求,中性点绝缘电力系统的高压电能计量装置应采用三相二元件计量方式,需要采集A-B相和C-B相的电压。东莞一直采用专用的电能计量柜和高压电力计量箱,装置中都安装专用的不接地电压互感器。正常运行的不接地电压互感器的一次绕组始终连接在相间,一次回路由高压电源供电,系统的内阻几乎为零。运行在这样条件下的电压互感器是不可能发生并联谐振的,但是电压互感器在安装时和线路停运后会有线路投切操作,在开关动作瞬间只要条件合适就有可能发生串联谐振。多数情况是当高压开关不同期合闸时,例如用跌落式保险进行线路合闸操作时,某一时刻会发生单相合闸状态,合上的线路经由高压开关、电压互感器高压绕组一端,再经由高压绕组另一端到另外二相接线对地电容,再经另外二相线路对地电容,绕过没有闭合的开关触头形成串联谐振回路。谐振回路的激励源是10k V高压电源、回路的谐振电感是电压互感器的一次绕组励磁电抗,回路的谐振电容是一次导线部分对地电容与设备对地电容的串联值,如图2所示。通过Y-Δ电路变换,图2电路可以用图3(a)等效,再通过等效电源定理变换,得到图3(b)的等效电路。图3(b)的电路是一个典型的串联谐振电路,当参数合适,可以发生基频谐振。由于激励电压为系统电压,本身幅值就很高,回路的Q值也相当高,互感器绕组承受的电压远远超过绝缘耐压和感应耐压,很容易造成绕组层间损坏和熔丝熔断。
2.2 低频饱和电流可引起PT一次熔丝熔断
当系统发生单相弧光接地时,未接地相的电压升高到线电压。故障点会以接地点为通路,在电源-导线-大地间流过电容电流。由于PT的励磁阻抗很大,其流过的电流很小。一旦故障消失,电流通路被切断,此时三相对地电容(零序电容)中储存的电荷将对三相PT高压绕组电感放电,相当于一个直流电源作用在一个带铁心的电感线圈上,构成低频振荡电压分量。在这一瞬变过程中,PT高压绕组中流过一个幅值很高的低频饱和电流,使铁心严重饱和。低频饱和电流在单相接地消失后1/4~1/2工频周期内出现,幅值可远大于分频谐振电流(分频谐振电流约为额定励磁电流的百倍以上),频率2~5Hz。由于具有幅值高、作用时间短的特点,在单相接地消失后的半个周期即可熔断熔丝。
实际上,由于接地电弧熄灭的时刻不同,即初始相位角不同,故障的切除不一定都在非接地相电压达最大值这一严重情况下发生。因此,并非每次单相接地故障消失时,都会在高压绕组中产生大的涌流。而且低频饱和电流的大小,还与PT伏安特性有很大关系,铁心越容易饱和,该饱和电流就越大,高压熔丝就越易熔断。
2.3 PT一、二次绕组绝缘降低可引起熔丝熔断
PT绝缘击穿,使互感器产生短路匝,造成铁心饱和,阻抗大幅下降,从而使一次电流大幅上升。造成电压互感器匝间或层间绝缘不良的一个原因是漆包线的质量不好,漆膜有缺陷,或者漆膜耐受制造与运行工况的能力差。例如一些QZ型漆包线用到了油浸绝缘互感器,长期的浸泡使漆膜脱落。一些绝缘耐热差的漆包线,例如绝缘等级E级的漆包线用于环氧树脂浇注产品,树脂浇注过程中的温度可能高达150℃,而E级绝缘只能承受115℃,部分漆膜在浇注过程中被破坏,造成绝缘隐患,即使通过出厂试验,也容易在运行中损坏。
2.4 雷云闪电时,发生线路落雷,导致PT多相高压熔丝熔断
10~35k V架空线路,在空旷的野外,没有架空地线,三相导线暴露在空中。在雷云电荷的作用下,三相导线都感应相同数量的束缚电荷。当雷云放电,三相导线上的束缚电荷向线路两侧运动,对变电站、变压器形成侵入波。此侵入波的电压并不高,熔丝熔断是发热的结果。只有电流的幅值高且侵入波持续时间长时,才会使高压熔丝熔断。而同时具备此两种条件的机会不大。故因雷击引起高压PT熔丝熔断仍是小概率事件。
2.5 二次绕组短路
PT二次绕组发生短路或轻微短路时,会造成电流过大。如果二次保险选配合适的情况下,易引起二次保险熔断。如果二次保险选配不合适,将引起二次PT电流迅速增大,热量急聚增加,从而引起爆炸事故。
电压互感表面湿度过大或有灰尘及其它原因引起系统有放电或闪络现象,将产生高电压,互感器铁心饱和,激磁电流急剧增加,进而引起事故。
综合分析东莞计量PT故障情况,PT损坏故障占很少比例,90%以上故障表现为熔断器熔断,在更换熔断器处理后装置正常运行。通过对运行环境、电网结构及故障特点等分析,可以认为接地故障、二次短路等属于系统的随机的小概率事件,不可预防。而电源谐振才是造成熔断器熔断的主要原因,需要重点采取措施加以预防和改善。
3 防止谐振的措施及利弊分析
不接地电压互感器故障主要由电源谐振造成,电源谐振产生的故障电压不是10k V等级的电压互感器可以耐受的,因此只能采取消除谐振的措施。
(1)改变电感、电容的参数,使其不易激发引起谐振;可通过降低铁心磁通密度或增大负载容量来改变励磁特性。但这里有一个矛盾,就是对铁心磁通密度的选择,不仅要考虑使其满足接地过电压的要求,还要使其在额定电压下和接地过电压下的电感值最小,这样就使谐振区域缩小并前移,需要更大的激发才会产生谐振。在材料选择上二者是矛盾的,设计时需取得平衡。
(2)消耗谐振能量、增大系统阻尼,抑制或消除谐振的发生;在母线上接入一定大小的电容器,使容抗(Xc)与感抗(XL)的比值小于0.01可避免谐振。有两个途径:采用加大线路长度、用电缆代替架空线路、在10KV以下系统装设一组单相对地电容器等方法,以减小Xc值。DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》中也有“减少同一系统中PT中性点接地的数量,除电源侧PT由高压绕组中性点接地外,其它PT中性点尽量不接地”,这是为了增大XL值。但新问题是,随着Xc/XL的减小,系统在单相接地故障消除后所产生的过电流的直流分量也逐渐增大。当Xc/XL<<0.01时,过电流可达上百倍,足以使PT高压侧的0.5A的熔断器熔断甚至烧毁PT。Xc/XL值越小,过电流就越严重。有人提出按实际过电压倍数来降低PT磁通密度,这是行不通的,一是体积过大(是正常互感器的3-5倍),二是导致Xc/XL的无限减小,更容易烧毁熔丝。
(3)在电力系统设计方面采取不同的接地方式或运行时采取临时倒闸措施,因其需进行系统性的综合考虑,实施起来比较复杂。
(4)在同一个10k V配电系统中,应尽量减少PT的台数。同一电网中,并联运行的PT台数越多,总的伏安特性会变得越差,总体等值感抗也越小,如电网中电容电流较大,则容易发生谐振,所以应尽量减少PT的台数。
4 采取的改进措施及效果
因不同消谐措施有其局限性,只能消除特定情况下的谐振。东莞局结合电网的实际情况,在不改变配网运行方式的情况下综合治理,采取了如下方法。
(1)针对某生产厂家因铁磁谐振致PT烧毁事件频繁的情况,要求厂家做出改进,降低PT铁心的磁通密度,提高抗谐振能力。
(2)将PT保护熔断器额定电流从0.5A改用2A,增大熔断器的通流容量能力。
(3)对专变用户的计量方式进行了改进,从原来的500k V·A及以上的变压器分台计量,改为凡总容量大于600k V·A的用户均采用10k V进线总计量。一方面减少了同一条10k V配电线路中并联的PT的台数,有效减少铁磁谐振的发生。另一方面减少了小型变压器台数,减少了计量维护点
(4)规定将PT容量从原来的10~25V·A提升到40V·A以上(不改变体积情况下),使PT励磁特性、伏安特性均有大幅改善,有效降低铁磁谐振发生时的谐振电流和低频饱和电流。
经过逐步改造,我局计量装置的运行质量得到大大提高,PT的故障率从改造前的约4.5%迅速下降。2007年在运行PT共12222只,全年故障(含烧保险)共22起,故障率0.18%。2008年在运行PT共13968只,故障(含烧保险)21单,故障率0.15%。故障率均已降低到0.2%以下,效果非常明显。
5 总结
系统结构的复杂性和运行方式的灵活性,使运行参数也具有随机性。导致PT熔断器熔断的原因也多种多样,采用单一方法因局限性难以有效降低故障率。只有综合分析,依具体情况同时采用几种措施才能奏效。笔者认为应首先从运行方式、设备选用和操作上防止谐振发生,尽量采取简单而实用的措施加以解决。
参考文献
[1]DL/T448-2000.电能计量装置技术管理规程[S].
[2]PETERSON H A.Transients in power systems[M].[s.1.],1951.
[3]DL/T620-1997.交流电气装置的过电压保护和绝缘配合[S].
计量电压 篇4
每批次产品均严格按照相关计量技术要求进行到货检查和送检, 但是上述情况仍时有发生。侧面反映出目前检查、检测方法存在不足, 未能及时发现电压互感器内部存在的质量缺陷, 导致电压互感器在正常使用条件下运行较短时间便出现内部短路、爆裂等损坏情况[4,5,6,7,8]。
针对上述情况, 本文利用目前供电局库存的电压互感器作为样本, 从互感器的静态功耗、交流阻抗、直流电阻三方面进行分析, 找出在正常运行条件下, 故障率过高与电压互感器测量参数的关系。
1 10 k V计量用电压互感器静态功耗分析
10 k V计量用电压互感器静态功耗分析, 主要考察互感器在额定工作电压下不同负载状态下的实际功耗, 目的是研究由于静态功耗过高引起的发热导致绝缘损坏的可能性。
用直接测量法测量10 k V电压互感器静态功耗, 其原理如图1 所示。利用升压器对电压互感器一次侧施加额定电压, 测量电压互感器一次侧带不同的二次负荷时的输入功率P0, 则可推算出该电压互感器在带该二次负载时的静态功耗P。表达式如下:
式 (1) 中:P为电压互感器在带二次负载时的静态功耗, P0为输入功率, PX为二次负载有功功率。
目前没有可以直接测量电压互感器一次侧功率的设备。如果使用额外的互感器测量一次电压, 在一次侧串入电流表以监测电流, 会得到一次侧的视在功率。在无法确定功率因素的情况下, 将无法推算出电压互感器的静态功耗P。要监测一次侧的功率因素, 必须用电流互感器变换一次侧电流后才可测量, 但由于在额定电压下一次侧电流不到10 m A, 市场上也没有合适的电流互感器, 因此仍无法实现功耗测量。
要测量电压互感器静态功耗, 则必须采用一种新型测量方法, 可以同时监测输入功率和输出功率。经研究, 可采用双互感器高压对等低压侧测量法, 原理图如图2。图中TV1、TV2 为2 台同厂家同型号同批次的10 k V计量用电压互感器, 将其一次侧并联, TV1二次侧分别接入0%、25%、100%额定负载, 从TV2二次侧用调压器加入额定电压100 V, 同时利用多功能测量装置监测TV2 二次侧输入电压、电流及总输入功率。由于2 台电压互感器一次侧并联, 一次侧电流、电压、功率均相等, 因此每台互感器静态功耗应为总静态功耗的一半, 即:
从供电局库存的5 个品牌电压互感器中各抽取一组电压互感器作为样品测量其静态功耗, 测试数据如表1所示。
从表1可知, 每台互感器在额定电压下满载时的静态功耗最高值为4.78 W, 最低值为2.57 W, 属于较低功耗范围, 因此可以排除由于静态功耗过高, 引起发热, 从而导致绝缘损坏的可能。
2 10 k V计量用电压互感器交流阻抗及直流电阻分析
10 k V计量用电压互感器交流阻抗分析, 主要观察在不同负载状态下, 电压互感器交流阻抗的变化, 考察电压互感器是否有足够高的阻抗, 可以抵御操作过电压或雷电的冲击。研究电压互感器因阻抗异常, 抗冲击能力下降, 导致电压冲击波下容易损坏的可能性。
测量电压互感器交流阻抗的原理如图3 所示。在电压互感器二次侧接负载箱, 一次侧输入交流电压200 V。在电压互感器的一次侧串接电阻R, 用电压表监测电阻R在不同负载的情况下压降UR。因此, 电压互感器的一次交流阻抗Z有如下表达式:
此处的一次交流阻抗还包括二次负载折算到一次侧的阻抗, 由于在实际运行中必然有二次负载, 因此二次负载折算到一次侧的阻抗值也一并纳入电压互感器一次交流阻抗中计算。
从供电局库存的5 个品牌电压互感器中各抽取两台电压互感器作为样品测量其交流阻抗, 测试中R取27 kΩ, 测量0%、25%、100%三个额定负载点, 测试数据如表2, 其中串联电阻大小为27 kΩ。
从表2 数据中可知, 每台互感器在200 V下满载时交流阻抗最大值4 794.43 kΩ, 最小值为3 156.96 kΩ。由于阻抗是表示元件性能的物理量, 其大小与电压无关。因此, 样品电压互感器在10 k V下满载时一次交流阻抗的最大值为4 794.43 kΩ, 最小值为3 156.96 kΩ。
10 k V计量用电压互感器一次绕组直流电阻分析, 主要考察电压互感器一次线圈的直流电阻, 尝试确定其一次直流电阻的大小与故障率高低之间的关系。
从供电局库存的5 个品牌电压互感器中各抽取两台电压互感器作为样品测量其一次直流电阻, 测试数据如表3。
从表3 数据中可知, 样品电压互感器一次直流电阻最大值为9.61 kΩ, 最小值为3.90 kΩ。由于一次线圈的导线为截面均匀的电阻, 因此有如下表达式:
式 (4) 中:ρ为电阻材料的电阻率, L为电阻体的长度, S为电阻体的截面积。
根据电压互感器相关行业制造标准, 10 k V电压互感器的铁芯大小、一次线圈匝数及材质均有行业标准。由于一次绕组匝数达到10万匝, 过多或过少均会影响其稳定性, 因此, 可认为一次绕组的线圈导线长度L相等、电阻率ρ相同。故电压互感器一次直流电阻的区别主要在于电阻体的截面积S, 即一次线圈漆包线的线径。又由于线圈的漆包线线径决定线圈载流量, 其关系如表4 所示。
电压互感器承受的最高冲击电压可参考用户侧10 k V进线避雷器的放电电压, 依据电气装置安装工程电气设备交接试验标准GB50150-2006及南网电设用户侧10 k V进线避雷器的额定电压一般选取17 k V, 按交流阻抗最低值3 156.96 kΩ对应的最大冲击电流为5.38 m A, 参照表4 所列参数, 一次线圈线径大于0.07 mm的电压互感器的可承受该冲击电流。
电压互感器一次绕组线径的大小是决定电压互感器质量的一个重要因素。从两个方法研究电压互感器的一次绕组, 一次交流阻抗反映其抗电压冲击的能力, 而直流电阻则更直接反映其一次线圈材质质量。因此电压互感器的一次绕组直流电阻可作为一个电压互感器的测试指标。
3 10 k V电压互感器一次绕组直流电阻取值合理范围及其离散性的分析
由于影响电压互感器一次绕组直流电阻的因素有很多, 使用方可采用的研究方法非常有限, 因此只能结合使用经验, 推测出10 k V电压互感器一次绕组直流电阻的合理取值范围。在实际使用中, 品牌A、B的年故障率相对其他3个品牌的电压互感器高出65%, 因此用品牌A、B与其他3个品牌的电压互感器的一次绕组直流电阻抽样测试数据分别比对。如表3所示, 5个品牌的直流电阻的均值分别为:9.58 kΩ、7.94 kΩ、6.21 kΩ、5.78 kΩ、3.93 kΩ。品牌A的10 k V电压互感器的一次绕组阻值最大, 分别比品牌C、D、E的高出54.27%、65.74%、143.77%;品牌B的10 k V电压互感器的一次绕组阻值次之, 分别比品牌C、D、E的高出27.86%、37.37%、102.04%。
在电压互感器一次绕组圈数固定的情况下, 造成直流电阻偏高是电压互感器一次绕组采用了直径较小的漆包线绕制, 而直径较小的漆包线由于制造工艺的原因其圆度和绝缘漆面的均匀度较难保证, 如果互感器制造厂在漆包线进货绝缘针孔试验时把关不严, 导致绝缘不合格的漆包线材料用于互感器的制造, 这样的互感器运行中很容易出现一次绕组匝间短路, 由于短路环的存在, 必然导致局部发热, 并引起互感器出现更大范围的一次绕组匝间短路和层间短路, 最终无法承受额定工作电压而爆裂烧坏, 这可能是造成故障率较高的品牌A、B的电压互感器在运行中出现损坏的重要原因。
10 k V计量用电压互感器一次绕组直流电阻离散度分析, 主要采用STDEVP分析同品牌同型号同批次的产品的一次直流电阻的稳定性。STDEVP即基于以参数形式给出的整个样本总体计算标准偏差。标准偏差反映相对于平均值的离散程度。其数学表达式如下:
式 (5) 中Xi为第i个样本测试值, Xˉ为样本平均值, n为样本个数。
取局库存的品牌A和品牌D的10k V电压互感器各一个批次的产品进行一次绕组直流电阻阻值测试, 其中品牌A的型号是JDZ72-10, 品牌D的型号是JDZ10 (G) -10B3, 样本容量都是30 台, 测试数据如表5所示。
通过数据分析可知, 在抽样测试中, 品牌A的10 k V电压互感器一次绕组直流电阻平均值为9.63 kΩ, 群体标准差为0.136 049。品牌D的10 k V互感器一次绕组直流电阻平均值为5.62 kΩ, 群体标准差为0.017 451。通过比较, 库存的10 k V电压互感器, 品牌A的一次绕组直流电阻离散度比品牌D的高679.61%。
根据电压互感器工作原理、设计要求以及现场实物拆解分析, 已定型的同型号同批次产品, 一次线圈的匝数是固定的, 而线圈绕制骨架尺寸是一样的, 因此可认为线圈长度是固定的, 即一次绕组电阻值时固定的。绕制一次绕组排线时, 工艺要求严格, 必须从一边向另一边按顺序均匀绕制。造成直流电阻值离散度偏高的主要原因很可能是线圈绕制时排线不均匀, 同一层线圈出现回绕的现象。由于运行中的互感器每匝线圈的承受的压降相等, 存在这种回绕缺陷的电压互感器, 在回绕线圈处, 匝间将出现比其他正常线圈高几倍的电压, 运行中极容易出现匝间短路, 导致电压互感器烧毁。
电压互感器的一次绕组直流电阻值应有合理的取值范围, 依据经验值, 建议合理范围是3.8 kΩ~6.2 kΩ, 而其一次绕组直流电阻的离散度, 直接反映了整批次产品的制造工艺, 也可作为该批次电压互感器的重要考核指标, 建议同批次10 k V计量用电压互感器的离散性群体标准差要小于0.08。
4 拆解与验证
为验证前文的构想, 对品牌A、 C、 D的10 k V电压互感器进行抽样拆解观察。对3个品牌的互感器从绝缘外壳、屏蔽层、一次线圈分层情况、一次线圈线径和一次线圈直流电阻等5 方面进行观察。在拆解故障率较低的品牌C、D的互感器时, 发现它们浇注的绝缘外壳都较厚, 绝缘外壳下包裹着一层铜皮作为屏蔽层, 屏蔽层与精密绕制的线圈之间还有一层环氧树脂网格布作为绝缘材料, 防止造成短路。整个一次线圈采取多层方式绕制, 匝间排列紧密, 在绕制完一层后, 敷设层间绝缘后再绕制下一层。一次线圈线径方面, 品牌C的为0.20 mm, 品牌D的为0.23 mm。相比之下, 故障率较高品牌A的10 k V电压互感器的绝缘外壳较薄, 无铜屏蔽层, 一次线圈绕制比较松散, 分层较少, 线径仅为0.16 mm。分析对比结果如表6所示。
从表6 知, 品牌A的电压互感器一次线圈直流电阻最大, 一次线圈线径最小, 从而验证了前文的推论, 从一次线圈直流电阻可分析其线径的大小, 从而反映出电压互感器的材质质量。从一次线圈绕制情况来看, 品牌A的线圈绕制松散, 容易出现回绕现象, 因此其一次线圈直流电阻的离散度会偏高, 也验证了前文的推论, 一次绕组直流电阻的离散度, 直接反映了整批次产品的制造工艺质量。
5 结论
本文通过对10 k V计量用电压互感器进行静态功耗、一次交流阻抗及一次线圈直流电阻分析, 发现测量一次线圈直流电阻值与10 k V电压互感器故障的联系。给出10 k V计量用电压互感器稳定运行的一次线圈直流电阻取值合理范围, 并建议以后订货技术合同中增加相关技术要求。同时电压互感器直流电阻值离散性能体现制造时排线工艺水平, 较低离散性能保证良好的绕圈品质, 降低匝间短路的风险, 提高电压互感器运行可靠性。给出同批次10 k V计量用电压互感器的离散性群体标准差, 并将相关参数要求列明在验收技术条件、到货抽检检测规范中。
计量电压 篇5
关键词：计量,电压线夹,商丘
当前,许多单位的公用变压器计量装置在获取电压时,均采用铜质导线缠绕在铝质线路上的方式。铜质导线与铝质供电线路连接部分极易进水,氧化过热现象突出,易导致计量装置失压、台区总表漏计电量,进而造成台区线损统计值不准确。据统计,2013年至2014年期间,国网商丘供电公司平均每年发生铜铝缠绕电压线氧化过热故障96处,少计电量10.7万kW·h。解决铜铝缠绕线氧化过热问题,是供电企业的当务之急。
1 低压计量专用电压线夹结构原理
低压计量专用电压线夹原理图如图1所示。
低压计量专用电压线夹,包括上绝缘外壳、下绝缘外壳、上部压接片橡胶保护套、下部压接片橡胶保护套、压接片、固定螺杆、受力螺帽、固定螺帽和弹簧垫片。上绝缘外壳与下绝缘外壳上均设有两个半圆形开孔,使两个绝缘外壳装配后形成两个能够使导线穿过的圆孔。压接片的外侧设有压接片橡胶保护套。上绝缘外壳的内部设有中空套筒,下绝缘外壳的底部设有套筒孔,中空套筒在上下绝缘外壳装配后能够穿过套筒孔,且中空套筒的在装配完成后不超过套筒孔底部。上绝缘外壳与下绝缘外壳之间通过固定螺杆与固定螺帽进行固定,在固定螺帽与上绝缘外壳的接触面上还设有弹性垫片。
低压计量专用电压线夹剖视图如图2所示。
上绝缘外壳和下绝缘外壳内部均设有两个平行放置的压接片,压接片在绝缘外壳的半圆形开孔处设有锯齿。压接片在绝缘外壳内部通过压接片卡槽进行固定。压接片的内部为纯铜,外层镀有银、锌、锡合金材料,合金镀层材料构成比例为银90%、锌6.5%、锡3.5%,合金镀层厚度为0.07mm。
2 低压计量专用电压线夹应用情况
低压计量专用电压线夹应用图如图3所示。
低压计量专用电压线夹可直接装入带电流互感器的低压三相计量箱内,线夹一端固定在公用变压器低压侧铝质导线上,另一端固定在计量电压铜质导线上,受力螺帽与固定螺帽在200kN的作用力下脱扣,既保证了线夹与导线的紧密接触,又能提醒安装人员已紧固到位。该线夹的压接片由铜、锡、锌、银等金属材料合成,与铜、铝接触不易氧化,压接片最大导电电流达到98A,外壳绝缘强度达到6kV,铝质线径适用范围为150mm2~240mm2,铜质线径适用范围为2.5mm2~10mm2,生产成本为50元/个。该线夹在安装完成后,在自身螺杆压力作用下,金属接触面密实,既能作为低压计量专用电压线夹使用,又能作为铜铝过渡线夹使用。
3 经济效益分析
低压计量专用电压线夹是围绕用电技术领域做出的发明,可在公用变压器不停电的情况下进行快速安装、更换,弥补了计量技术领域空白,解决了不停电处理计量电压回路故障的难题,促进供电营销服务更加优质便捷、精益高效。低压计量专用电压线夹自2015年5月在国网商丘供电公司投入使用以来,已在公用变压器台区累计安装2 400个,全年无一处损坏,避免计量电压降低损失电费为:F1=10.7万kWh×0.86元/kWh=9.202万元。避免公用变压器发生铜铝缠绕电压线氧化过热故障96处,避免停电损失电费为:F2=96×0.3万kWh×0.86元/kWh=24.768万元;避免停电处理花费人料成本为:F3=96×0.12万元=11.52万元;电压线夹购置花费成本为:F4=96×3×0.005万元=1.44万元;线夹更换花费人料成本为F5=96×0.01198万元=1.15万元。商丘公司每年节约费用为:F0=F1+F2+F3-F4-F5=9.202+24.768+11.52-1.44-1.15=42.9万元。该线夹若在河南省电力公司范围内推广应用,预测每年可节约费用为:21×42.9万元=900.9万元;若在国家电网公司范围内推广应用,预测每年可节约费用为:27×900.9万元=24324.3万元=2.43亿元。取得的经济效益及预测推广效益如表1所示。
参考文献
计量电压 篇6
DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》 (以下简称《规程》) 中规定:I、II类用于贸易结算的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0.2%。且在正常负荷下, 至测量仪表的电压压降不得超过其额定电压的3%。当全部保护装置动作和全部测量仪表 (即电压互感器负荷最大) 时, 至保护和自动装置的电压降不得超过其额定电压的3%。
笔者对济源供电公司35k V虎金线 (以下简称虎金线) 为例进行分析讨论。虎金线二次电压回路压降大是由于回路中各环节导致的, 只要针对各环节导致压降大的原因采取合适的措施, 一定可以实现降低压降。
1 虎金线二次电压回路压降大的原因
对于虎金线电能计量装置, 电能表装在主控室, 互感器装在室外, 并且距离一般又比较远, 导致二次回路过长, 电压降过大。但是由于设计的需要, 我们不可能更改计量装置的位置, 从而无法缩短二次回路长度。
虎金线建设属于上世纪90年代, 在当时的设计过程中, 存在老式计量装置的二次回路导线过细, 使得导线自身阻抗过大, 在导线上产生了较大的电压降;从高压柜端子排到电能表连接端子的连接导线的导线截面较细为1.5平方毫米, 由电路的知识可以知道, 回路的电阻与导体的截面成反比, 为了摸清由于电缆截面细造成的电压降低, 我们对分别在高压柜到电能表连接端子的连接导线的两端进行了实际测量, 发现最大的电压差可达0.2V;我们可通过更换二次回路导线来增大导线截面积, 使之达到规定要求。
由于空气潮湿, 运行时间过久, 连接点、接触严重氧化, 接触电阻增大, 使得二次回路电压降也同时增大, 影响了电能的正确计量, 所以必须进行改造, 更换二次回路中相关的原件及导线。电能计量、继电保护和测量回路共用一组电压二次回路, 使电压互感器二次回路负载过大, 造成二次回路压降超差, 影响电能计量的准确性, 同时还影响电能计量的可靠性和安全性, 从而引起电能计量故障。
电压二次回路中回路接线不牢靠是由一些偶然因素引起的, 这主要来自工作人员的工作细致程度, 虽不能作为二次回路电压降大的主要原因, 但应在改造、施工、验收时注意。
电能计量、继电保护和测量回路共用一组电压二次回路, 使电压互感器二次回路负载过大, 造成二次回路压降超差, 影响电能计量的准确性, 同时还影响电能计量的可靠性和安全性, 从而引起电能计量故障。电压回路中装设隔离开关辅助接点, 使电压回路阻抗增大, 造成二次压降超差。
原装设的感应式无功电能表电压回路消耗功率较大, 导致二次电压回路中电流较大, 导致电压回路负载大, 从而增大了电压降, 本次改造目标应将无功表拆除, 选用高精度全电子多功能电能表。原来计量装置二次回路有的装设了保险, 使得回路接点过多, 阻抗增大。根据《规程》规定, 35k V以下的二次回路不应装设保险。应把不合规范的保险拆除。
计量二次设备更新速度快, 由于计量柜屏 (顶) 有较多的小母线, 在每次更换计量二次设备时, 都要把屏顶电压小母线抬高, 先退出旧柜 (屏) , 然后再安装新柜 (屏) , 再放下柜 (屏) 顶电压小母线。这样, 在抬高电压小母线的过程中:退旧柜 (屏) 、安装新柜 (屏) 时的会产生震动, 就会造成电压小母线松动、变形, 引起二次电压降低。最严重时, 能够造成小母线与小母线架接触不上, 形成电度表缺少一相电压, 或者造成小母线接地, 造成计量损失。所以可以看出电压小母线式的接线方式给二次电压回路带来了很多弊端:设备改造时困难, 维护又不方便, 还导致电压降逐渐增大。
2 对虎金线计量设备进行改造、更新
(1) 对35k V虎金线计量电压回路将原来的端子排连接改造为联合接线盒。这样, 在将来更换计量电能表时, 只需将电压连片打开、电流连片闭合后即可更换电能表, 我们经多次实践表明:原来更换电能表需要40分钟, 采用联合接线盒后, 更换电能表只需要15-20分钟, 缩短了电能表更换时间, 提高了工作效率。并且电压回路不会造成短路, 安全可靠。 (2) 导线排列不规范, 此症结可根据GB50170-92ER二次回路接线施工及验收规范中的具体要求进行现场整改。 (3) 螺旋保险老化, 笔者对虎金线进行调查研究后发现虎金线端子排由于年久失修, 长时间运行, 导致螺旋保险金属接触表面氧化。后经与上级部门协调决定更换新型的快速自动空气开关来替代螺旋保险。 (4) 电压互感器二次回路中回路节点多, 对于此症结可根据《规程》, 与相关部门结合, 在保证虎金线安全运行的前提下进行合理的改造, 去掉不必要的连接节点。 (5) 虎岭变电站虎金线二次电缆采用2×4mm2导线, 端子排至电能表接线端子采用4mm2单股硬铜线导线。
3 结论
(1) 通过对虎金线改造后, 我们参照《规程》, 编制了《电压互感器二次压降测试现场作业指导书[ (文件编号: (JD-QZY/DY-04) ]》。并建立了《电能计量装置二次回路技术资料》档案, 对现场电压互感器二次回路误差进行数据收集统计, 以掌握完整准确的原始记录。将虎金线二次压降周检计划列入《济源供电公司二次压降测试周期性检验计划编制导则》中。完善电能计量装置二次回路的技术资料, 掌握完整准确的原始记录。
(2) 加强对虎岭变电站虎金线电压二次压降的监控, 并加强新投运计量装置的验收、测试、管理, 确保新投运的计量装置不出现二次压降超差的现象。
(3) 对运行中的电压互感器二次回路电压降坚持定期检验, 对35KV及以上的二次电压降做到每两年至少测试一次, 超差的要及时处理;并经常地对二次压降进行抽查, 有效预防二次回路老化, 及时发现问题, 及时处理。
(4) 公司引进了具有先进水平的高精密的二次压降测试仪器, 通过运用高尖端设备来确定和验证二次压降结果。
虎金线电压回路压降大的问题得到了有效解决;下一步, 我们一方面要总结这次活动的经验和成效, 努力查找还需要提升和改进的地方;另一方面要积极推广这次活动的经验, 逐步地把减小二次压降的措施推广到I类重要客户以及公司属220k V变电站, 保证客户及公司属变电站二次电压的可靠性。
参考文献
[1]袁月峰, 郭斌.高频响双向开关式恒流源设计[J].机电工程, 2012 (09) .
[2]雷世琴.数字多用表的设计[J].科学咨询 (科技·管理) , 2013 (02) .
计量电压 篇7
关键词：电压,计量,影响
计量装置10kV出线电压回路错接在35kV侧二次电压上, 会产生错误计量。
1 事例分析
1.1 事例状况说明
据变电所运行值班员检查:某10k V出线的线损率高达50%。现场检测结果:表计误差合格, 相量图显示电压、电流对称, 但功率因数0.91, 与一般农村10k V线路 (该线路上没有大的工业用户) 的功率因数0.7左右不相符, CT变比正确, 现场检测仪显示功率1352k W, 而盘表指示功率900k W。
分析原因:可能是35kV二次电压接到现在10kV出线电能表的电压回路, 使电能表上的功率因数高于实际功率因数。
再次对表计电压与35kV侧二次电压及10kV侧二次电压进行核相测量。测量结果为:电能表上的A相电压端子与35kV侧A相电压端子之间的电压为0V, 与35kV侧B相, C相电压端子之间的电压均为101V;与10kV侧A相电压端子之间的电压为30V, 与10kV侧B相电压端子之间的电压为81.6V, 与10kV侧C相电压端子之间的电压为112V。
整改措施:根据测得的电压, 即可判断电能表上的三相电压为35kV侧二次电压。应将三相电压更改为10kV侧二次电压。后更改电压接线, 线路线损率降至正常值。功率因数0.58。符合现场运行实际情况。
1.2 事例说明
这就说明了电能计量装置中10kV出线电能表的电压回路错接在35kV侧二次电压上, 这种错误接线方式的计量结果是不正确的。
2 互感器在变压器不同侧对电能计量影响的具体分析
2.1 计量不正确的原因
由于电力变压器35kV侧及以上绕组为星形接法, 而10kV侧绕组为三角形接法, 则变压器35k V和10k V的接线组别为Y/△-11。接线图如图1所示。
变压器10k V侧A相母线电压Ua=Ua`Ub`, Ua在相位上超前Ua`30°。;同理Ub`、Uc`在相位上分别超前Ub`、Uc`30°。而35kV侧和10kV侧相电压的相位相同。因此变压器3 5k V侧母线相电压Ua、Ub、Uc分别滞后10kV侧母线相电压Ua、Ub、Uc30°。那么线电压也滞后30°相量图如图2所示。
分析相量图, 电能表第一元件上的电压UAB与电流IA的向量夹角为φa;第二元件上的电压UCB与电流IC的向量夹角为 (60°-φ) 。
若系统对称, 则有:
再作进一步分析如下。
(1) 若错误接线所反映的功率与正确接线相等, 即:
由式 (3) 可以看出方程两边相等, 由此证明只有功率因数角φ=15°这个唯一条件时, 计量结果才正确。
由此可得, 功率因数角大于15° (功率因数小于0.966) 时电能表快走。
由此可得, 功率因数小与15°时 (功率因数大与0.966) 电能表慢走。
只有在负载功率因数等于0.96 6时电能表计量结果才正确;功率因数小于0.9 6 6时, 表快走;功率因数大于0.9 6 6时, 表慢走。
2.2 计量不合理的原因
在可调压的变压器的标准电压比为3 5 k V/1 0 k V时, 电压分接头的档位有:3 6.7 5 k V/1 0 k V、3 5 k V/1 0 k V、3 3.2 5 k V1 0 k V等。若档位在3 3.2 5 k V/1 0 k V时10kV侧二次电压大于35kV侧二次电压约5%, 所以反映到计量装置中的附加误差约为-5%;如果档位在36.7 5k V/10 k V时10kV侧二次电压小于35kV侧二次电压约为5%, 所以反映到计量装置中的附加误差约为+5%。而且电力变压器的次级电压是随带负载的大小而不断变化, 因此变比不是一个固定常数, 所以这种接线方式是不合理的计量方式。
另外由于电力变压器本身存在电压比误差和相位角误差, 会使整个计量装置产生附加误差。如果变压器电压比误差是负值时, 10kV侧二次电压小于35kV侧二次电压, 所以带到计量装置里是正误差。反之则负误差。变压器相位角误差是负值时, 10kV侧二次电压相位滞后35kV侧二次电压, 使35kV侧二次电压和10kV侧二次电流之间夹角增大。
3 结语
(1) 当变电所10kV出线计量装置电压错误接到35kV侧的二次电压上时 (变压器两侧接线组别不相同时) :电能表所计量的理论总功率是不正确的。
(2) 当变压器两侧接线组别相同时:若电能表所计的理论总功率是正确的, 变压器的误差要计入计量装置。
参考文献
[1]陈佩琼.电能表修校[M].中国水利电力出版社, 2006, 1.