第一篇电能计量装置基本知识

第一篇电能计量基本知识电能计量是电力生产、营销以及电网安全运行的重要环节，发、输、配电和销售，使用都离不开电能计量。电能计量的技术水平和管理水平不仅影响电能量结算的准确性和公正性，而且事关电力工业的发展，涉及国家电力企业和广大电力客户的合法权益。电能计量是电力安全生产和经营管理的主要基础，电能计量装置准确与否，关系着广大电力用户、发电企业和电网企业的切身利益，关系到电网公司的服务水平。本篇重点讲述电能计量装置的组成及作用；电能表的分类、铭牌和选用；各类电能表的结构、工作原理及接线。第一章电能计量装置的基本知识◆1.1电能计量装置的组成及作用1.1.1电能计量装置的组成电能计量装置是直接与电网相连并对用户进行电能计量的全套装置。主要由电能表、计量互感器（电流互感器、电压互感器）、及二次回路和附属部件(实验接线盒、电能计量柜箱、门封和门锁)等组成。1.1.2电能计量装置的作用电能计量装置是供电企业和电力客户进行电能计量、结算的“秤杆子”。用来计量用户用电情况，并具有抗破环、数据分析、数据传输、各种系统保护等功能。1.电能表的作用：用来测量电能的仪表也称电度表，是电能计量装置的核心，用来计量负载消耗的或电源发出的电能并兼有采样、测量、计算、显示与存储等功能。2.计量互感器的作用：互感器分为电压互感器和电流互感器，其作用如下：（1）扩大电能表的量程。电流互感器将大电流变换成小电流；电压互感器将高电压变换成低电压。（2）隔离高电压、大电流，保证操作人员和仪表的安全。（3）减少仪表的制造规格。除直接接入式电能表外，电流互感器的二次侧以5A为主，电压互感器的二次侧以100V为主。3.二次回路的作用：互感器的二次回路分为电压二次回路和电流二次回路，其作用如下：（1）电压二次回路是指电压互感器、电能表的电压线圈以及连接二者的导线所构成的回路。由于连接导线阻抗等因素的影响，电能表电压线圈上的电压往往小于额定值，二次回路电压降的大小直接影响电能计量的准确度。（2）电流二次回路是指电流互感器、电能表的电流线圈以及连接二者的导线所构成的回路。电流互感器的二次负载包括二次连接导线阻抗、电能表电流线圈的阻抗、端钮之间的连接电阻等，它直接影响电流互感器的准确度等级。1.1.3电能计量柜电能计量柜作为电能计量装置的一种，具有封闭性好，安全性强的特点。适用安装在户内、户外，便于加强技术管理。DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》明确规定，10kV及以下电压供电用户用于贸易结算的电能计量装置，应配置全国统一标准的电能计量柜。◆1.2电能计量装置的分类现行有关规程规定，运行中的计量装置按其所计量电能多少和计量对象的重要性分为5类：Ⅰ类：月平均用电量500万kW及以上或受电变压器容量为10MVA以上的高压计费用户；200MW及以上的发电机(发电量)、跨省(市)高压电网经营企业之间的互馈电量交换点，省级电网经营与市(县)供电企业的供电关口计电量点的计量装置。Ⅱ类：月平均用电量100万kW及以上或受电变压器容量为2MVA及以上高压计费用户，100MW及以上发电机(发电量)供电企业之间的电量交换点的计量装置。Ⅲ类：月平均用电量10万kW及以上或受电变压器容量315kVA及以上计费用户，100MW以上发电机(发电量)、发电厂(大型变电所)厂用电、所用电和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100kV及以上的送电线路计量装置。Ⅳ类：用电负荷容量为315kVA以下的计费用户，发供电企业内部经济指标分析，考核用的计量装置。Ⅴ类：单相供电的电力用户计费用的计量装置(住宅小区照明用电)。◆1.3电能计量装置准确度等级各类电能计量装置配置的电能表、互感器的准确度等级不能低于表1-1的要求。表1-1电能计量装置准确度等级电能计量装置类别准确度等级有功电能表无功电能表电压互感器电流互感器I0.2S或0.5S2.00.20.2SII0.5S或0.52.00.20.2SIII1.02.00.50.5SIV2.03.00.50.5SV2.0——0.5S◆1.4电能计量方式电能计量方式是根据用户用电容量和类别的不同而确定的，常用计量方式有高供高计、高供低计和低供低计等。电能计量装置的计量方式如图1-1所示。图1-1计量方式示意图图1-1中，1、2、3分别是电能计量装置的安装点。1点处是高供高计计量方式；2点处是高供低计计量方式（要求计量点到变压器低压侧的电气距离不宜超过20cm）；3点处是低供低计计量方式。在负荷集中区域建造配电室，计量多采用高供低计计量方式，计量设施安装在配电室内。是目前普遍采用的供配电计量模式，即电能计量装置安装在受电变压器低压侧，计量结算电量是变压器低压侧抄见有功电量加上变压器有功损耗。变压器有功损耗是根据变压器容量和型号按一定计算方法得到的估算值，大小与实际运行值存在偏差不能准确反映供用电双方的实际使用电量。随着电力市场的不断发展和完善，电力部门在2006年6月颁布的《供电局电力营销业务规范》规定：用户报装总容量在100kW及以上的须采用专变供电；对专变供电（临时变压器除外）的用户，应采用高供高计计量方式。高供高计计量方式将电能计量装置安装在受电变压器高压侧，配电变压器损耗已计入计量装置，结算电量就是计量装置抄见电量计量准确。高供高计计量方式取代高供低计计量方式的供配电计量模式是电力市场不断完善发展的需要。对于非中性点绝缘系统的关口，电能计量装置采用三相四线的计量方式；对于中性点绝缘系统的关口，电能计量装置应采用三相三线的计量方式。第二章电能表的基本知识◆2.1电能表的分类电能表的分类如下：1.按相数分，有单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表等。2.按功能及用途分，有有功电能表、无功电能表、最大需量表、复费率电能表、多功能电能表、铜损表、铁损表等。3.按工作原理分，有感应式电能表、电子式电能表、机电式电能表等。4.按接入线路的方式分，有直接接入式电能表、经互感器接入式电能表和经万用互感器接入式电能表。5.按所测电源分，有直流电能表和交流电能表。6.按照准确度等级可分为：普通电能表（分为3.0，2.0，1.0，0.5，0.5s，0.2s级），标准表(0.2，0.1，0.05，0.02，0.01级)。德国、瑞士、美国的能达到0.005级，0.003级国家级最高标准。◆2.2电能表铭牌与型号每只出厂的电能表在表盘上都有一块铭牌。通常标注了名称、型号、准确度等级、电能计算单位、标定电流和额定最大电流、额定电压、电能表常数、频率等项标志、国批机电产品许可标识、质量技术监督部门的标识等。2.2.1电能表的名称电能表的名称包括单相电能表、三相三线有功电能表、三相四线有功电能表、三相无功电能表等。2.2.2电能表的型号第一部分：类别代号D—电能表第二部分：组别代号第一个字母：D—单相；S—三相三线；T—三相四线；X—无功；Z—最大需量；B—标准；J—直流第二个字母：Y—预付费；F—复费率；S—全电子式；D—多功能第三部分：设计序号由数字组成，如86、95、98、862、864。第四部分：改进序号用小写的汉语拼音字母表示。第五部分：派生号T—湿热和干热两用；TH—湿热带用；G—高原；H—一般用；F—化工防腐用；K—开关板式；J—带接收器的脉冲电能表。例如：DD—表示单相电能表，如DD86、DD862DS—表示三相三线电能表如DS86、DS864DT—表示三相四线电能表如DT86、DT98DX—表示无功电能表DZ—表示最大需量电能表DB—表示标准电能表DDY、DTY—预付费电能表DDFG、DTFG、DSFG—复费率电能表2.2.3电能表规格1.标定电流（基本电流）和最大额定电流电能表上作为计算负载的基数电流值叫标定电流。电能表能长期正常工作，而误差与温升完全满足规定要求的最大电流值叫做额定最大电流。电能表铭牌上一般表示5（20）A，10（40）A，20（80）A。电能表的容量用最大额定电流表示，如：某型号的电能表主要额定参数是：220V，5（20）A，表示电能表的额定电压为220V，基本电流为5A，最大额定电流为20A。使用负荷如果超过电能表的最大额定电流，电能表可能会烧坏，甚至导致火灾。2.额定电流对于接入电流互感器的电能表，电流互感器二次额定电流规定为1A或5A，一般为5A(弱电系统用1A，强电系统为5A)。使用专用电流互感器的电能表应按电流变比标出，如3×200／5A。3.参比电压单相电能表只表明相电压，如220V，三相电能表的额定电压有不同的标注方法。对于三相三线电能表只需标出线电压如3×100V、3×380V等；对于三相四线电能表应标出线电压和相电压如3×380/220V。使用专用电压互感器的电能表应按电压变比标出，如3×10000／100V。4.参比频率标明电能表使用的频率如50Hz(我国工业频率规定为50Hz)。2.2.4电能表常数电能表记录的电能与转盘转数或脉冲数之间关系的比例数,r/kWh、imp/kWh。例如720r/kWh，说明转盘转了720r，计度器的指示数增加1kWh；3000imp/kWh，说明脉冲数3000指示数增加1kWh。2.2.5电能表的图形符号图2-1电能表的图形符号（a）单相二线电能表；（b）三相三线（二元件）电能表（c）三相四线（三元件）电能表如图2-1所示，直线表示电压线圈，小圆圈表示电流线圈。二线圈有公共点时，表示元件电流线圈的小圆圈位于表示同一元件的电压线圈的一端；如二个或三个电压线圈有一个公共端，此时以相交于一点的直线表示，二线之间的角度表示电压之间的相位差。线数表示电能表元件数。2.2.6电能计量单位有功电能的计量单位为“千瓦•小时”（即通常所说的“度”）或kW•h，无功电能的计量单位为“千乏•小时”或kVar•h。2.2.7电能表的准确度等级电能表的准确度等级是将等级的数字置于一个圆圈内，如图2-2所示。图2-2电能表的准确度等级若无标志，单相电能表视为2.0级。有功电能表的准确度等级至少为2.0级；无功电能表的准确度等级至少为3.0级。◆2.3电能表的选用客户使用何种电能表与供电方式、电价、和收费方式等有关。2.3.1电能表型式确定1.单相供电的客户装设单相电能表。2.三相供电的客户装设三相电能表。在三相三线制低压线路中，应选用三相三线3×100V的有功、无功电能表，当照明负荷占总负荷15％及以上时，为减小线路附加误差，应选用三相四线3×220/380V的有功、无功电能表；在三相三线制低压线路中，应选用三相四线3×220/380V的有功、无功电能表；在中性点非有效接地的高压线路中，应选用经互感器接入的三相三线3×100V的有功、无功电能表，接地电流较大的应安装互感器接入的三相四线3×57.5/100V的有功、无功电能表。负荷电流为50A及以下时，宜采用直接接入式电能表；负荷电流为50A以上时，宜采用经电流互感器接入式的接线方法。3.实行最大需量计收基本电费的客户，应装设具有计量最大需量功能的最大需量电能表。4.需考核用电功率因数的客户，除了装设有功电能表，还要装设无功电能表。5.实行分时电价的客户，应装设具有分时计量功能的复费率电能表。2.3.2基本电流确定1.当电能表与0.5级或0.2级电流互感器联用时，如果互感器的额定二次电流为5A，电能表的电流量范围可采用1.5（6）A、3（6）A或5A；如果互感器的额定二次电流为1A，电能表的电流量范围可采用0.3（1.2）A或1A；若负荷电流变化幅值较大或实际使用电流经常小于电流互感器额定一次电流的30％，宜采用宽负荷的电能表。2.当电能表与0.5S级或0.2S级电流互感器联用时，电能表的电流范围可采用1.5（6）A。3.当电能表直接接入计量回路时，应根据经核准的用户申请报装负荷容量来确定额定最大电流。第三章电能表◆3.1单相电能表单相电能表广泛使用在居民、机关、商店等照明用电消费，是应用最多的电能表。按工作原理可分为感应式单相电能表和电子式单相电能表两大类。3.1.1感应式单相电能表1.基本结构感应式单相电能表由电磁元件、转动元件、制动元件及