电能计量(湖南省电力公司培训讲义).ppt
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1、电能计量,湖南省电力公司培训讲义,一、概述,1、什么叫电能计量?电能计量是对消耗的电能进行的一种准确测量,一般来说,对电能进行测量必须安装专门的电能计量装置,电能计量装置包括电能表、互感器及其二次回路。2、电能计量在电力企业中的重要地位(1)基础工作:为电量结算、线损分析、需求侧管理等提供基础手段。(2)效益工作:那怕出现0.1%偏差,电量就偏差4000万kWh!电费偏差1600万元!(3)形象工作:公正性、公信力。3、电能计量工作的主要内容(1)、计量点、计量方式的确定(2)、计量器具的选用。(3)、计量器具的检定。(4)、计量器具的安装。(5)、计量器具的运行维护。,5、法定计量单位 计量
2、单位可分为三类:基本单位、辅助单位、导出单位。(1)国际单位制(SI制)在国际单位制中,以长度、质量、时间、电流、热力学温度、物质的量,发光强度这七个量为基本量。目前国际通用的基本单位是七个,即:米(长度)、千克(质量)、秒(时间)、安培(电流强度)、开尔文(热力学温度)、摩尔(物质的量)、坎德拉(发光强度)。国际上通用的辅助单位只有2个,即弧度和球面度(2)法定计量单位 我国的法定计量单位是以国际单位制为基础,同时选用一些符合我国国情的非国际单位制单位构成的。法定计量单位的使用:电能的单位为kWh,不是度。法定计量单位的写法:如kV、VA、kWh,注意大小写。法定计量单位的读法:如4(四摄氏
3、度)、4V/m(四伏每米),4、几个基本概念(1)计量法:1985年通过,1986年7月1日实行;凡取得制造计量器具许可证的产品,应按规定在产品上注明标志符号,标志符号由CMC三字组成。(2)强制检定:是指国家对社会公用计量标准器具,部门和企业、事业单位使用的最高计量标准器具,以及用于贸易结算、安全防护、医疗卫生、环境监测方面列入强检目录的工作计量器具实行强制性的检定。(3)量值传递和量值溯源:量值传递是从国家基准出发,按检定系统表和检定规程,逐级检定,把量值自上而下传递到工作计量器具。而量值溯源则是从下至上追溯计量标准直至国家和国际基准。(4)计量检定:计量检定规程是指对计量器具的计量性能、
4、检定项目、检定条件、检定方法、检定周期以及检定结果处理所做的技术规定。由于计量法赋予它们具有法律效力,使其成为我国的技术法规,是国家法定性的技术文件。(5)产品合格与产品检定合格。,二、感应式电能表,电能计量器具包括电能表和互感器。1、电能表分类 按工作原理分:感应式和全电子式;按相线分:单相三相三线、三相四线。按等级分:0.2、0.5、.0、2.0、3.0级 按其用途分:有功电能表、无功电能、最大需量表、标准电能表、复费率分时电能表、预付费电能表、损耗电能表和多功能电能表等 2、电能表铭牌:,图1单相电能表的铭牌标志 1-商标 2-计量许可证标志 3-字轮式计度器窗口 4-计量单位名称或符号
5、5-准确度等级 6-单相二线有功电能表符号 7-制造标准 8-出厂编号 9-条形码 10-生产厂家 11-电表常数 12-频率 13-参比电压 14-基本电流和额定最大电流 15-电能表的名称及型式,3、感应式电能表的结构及原理。感应式电能表的原理是,被测电路的电压和电流通过电压元件和电流元件,在圆盘上产生移进磁场,从而推动圆盘正比于被测功率转动。感应式电能表有很多种类,但它们的基本结构大同小异,一般都由驱动元件、转动元件、制动元件、基架、轴承、计度器、铭牌、端钮盒、表壳等构成,结构如图2所示。,图2 单相电能表内部结构示意图)电压铁芯;2)电压线圈;3)电流铁芯;4)电流线圈;5)转盘;6)
6、转轴;7)制动元件;8)下轴承;9)上轴销;10)蜗轮;11)蜗杆;12)磁分路,驱动元件由电流元件和电压元件构成。被测电路的电压和电流作用于电压元件和电流元件,产生移进的磁通与其在圆盘内产生的感应电流相互作用,从而产生驱动力矩,推动圆盘转动。感应式电能表由于结构、原材料以及制造和装配工艺各方面的因素造成了电能表的计量误差,因而需要通过各种调整装置进行在不同负荷和功率因数情况下的误差调整。调整装置是改善电能表的工作特性和满足要求不可缺少的组成部分。感应式电能表都有满载调整、轻载调整、相位角调整和防潜装置。有些电能表还装有过载和温度补偿装置。转动元件是由铝质的圆盘和转轴组成转动元件的作用:在驱动
7、元件建立的移进磁场的作用下,在圆盘上产生驱动力矩使圆盘转动,并把转动的圈数传递给计度器。轴承是感应式电能表的主要元件,通常可分为钢珠宝石轴承和磁力轴承两种。制动元件由永久磁钢及其调整装置组成。制动元件的作用:产生与驱动力矩方向相反的制动力矩,以便使圆盘的转动速度与被测电路的功率成正比。,4、感应式电能表误差特性(1)电压影响,(2)温度影响,(3)自热影响,(4)负载特性,5、长寿命技术电能表,长寿命电能表是指平均不修理的有效使用时间在20年及以上的机电式电能表。(1)长寿命电能表的主要技术特点:功耗低:在参比温度参比频率下,有功功耗和视在功率损耗,对于过载四倍表不应大于1.2W、6VA,对于
8、4倍以上表则不应大于2W和8VA准确度裕度大。误差储备为2倍以上。表1为2级长寿命电能表的误差限 电流范围宽,一般为4倍及以上。最大电流为基本电流Ib的4倍以上,并在1.2Imax运行时仪表不应损坏。寿命长寿命为20年及以上。轻载稳定性好电能表在轻载负载时(0.05Ib cos=1.0及0.1Ib cos=0.5)的测量重复性的标准偏差估计值应不大于0.3%。,表1:2级长寿命电能表的误差限,机械负载影响小电能表的计度器在一个字轮运行时的机械负载影响引起的误差改变量不大于0.5%。噪音小当电压元件施加参比电压、电流在0Imax之间,cos=1.0时,仪表产生的噪声应不大于30dB。(2)长寿命
9、电能表的主要结构要求:表盖 应密封防尘,具有一定强度能抗变形,抗腐蚀抗老化透明度高的阻燃材料组成的连续整体。一般采用聚碳酸酯透明材料。底座 底座应为延伸型底座,即底板与端纽盒板连接在一起的结构,这种结构具有防尘,密封性、稳定性、抗腐蚀性等优点,目前采用酚醛模料注射成型。,接线端、接线端座 电流接线端座连接表内电流线圈的方式应为:焊接式、压接式或采用嵌入式双螺钉旋紧的方式,接线盒应能经受耐环境性能的试验而不腐蚀。计度器 1)计度器的弯架应为高强度合金夹板制成,轴针应为不锈钢制成,轴孔不得加润滑油,字轮字高不5mm,宽度不小于3mm,并能耐阳光照射而不退色,信息不改变。2)计度器的结构应保证固定在
10、仪表基架上不能产生位移,并有安全措施使蜗轮埚杆啮合深度在1/32/3齿高之间。3)计度器的磨擦力矩应小于0.05Nm 驱动元件电压、电流元件与基架的组合应保证仪表运输到用户以后及在寿命期内不移动,不松动,紧固方式可以用铆压也可以用带有定位结构的螺钉固定的其它方式紧固。但螺钉应加弹簧垫圈紧固,电压、电流铁芯的表面处理,应保证在寿命期内不产生影响性能的锈蚀。,磁力轴承系统 1)轴承座采用磁力轴承系统,磁力轴承系统由磁轴承和导向环、导向针组成。磁轴承的磁性元件应由高稳定度的不锈蚀的磁性材料组成,上下导针应由不锈钢材料构成,硬度HV680,粗糙度应优于Ra0.1m;导向环和导向针之间不行添加润滑剂。2
11、)轴承系统的阻力矩应不大于仪表基本驱动力矩的0.1%。3)磁性均匀度5%。4)上下轴承同心度应垂直。转轴 转轴与蜗杆应结合为一体,蜗杆应光洁,粗糙度应小于0.8m。圆盘 圆盘应平整、圆盘边缘应光洁、无裂纹、凹瘪、缺损和其它点,边缘在防潜孔相应的位置应涂有约10mm长的黑色计数标记,标志不应脱落、变色、且无反光。圆盘上表面边缘应有100个均匀分格标志线和10的倍数的分度数字。防潜装置 防潜装置应为设置在圆盘上的防潜孔,在一个防潜孔应印有粗的黑色标志线,为圆珠笔盘分度线的起始线。,阻尼磁钢 应采用高稳定度的铝镍钴磁性材料制造的双极强磁体。阻尼磁钢与基架的组合应是以不可位移调节的方法固定的,一经组合
12、不应产生位移和松动(一般采用铝镍钴37或优于铝镍钴37的材料)。标牌 标志应清晰,能防紫外线辐射,不退色,且具有条形码标志或预留有条形码标志位置。表内配件 表内所有配件均能防锈蚀,防氧化。,三、电子式电能表,1、电子式电能表的优点 功能强大 准确度等级高且稳定 起动电流小且误差曲线平整。频率响应范围宽 受外磁场影响小 便于安装使用 过载能力 防窃电能力更强 2、电子式电能表也存在一些弱点:、维修较复杂。全电子式电能表线路较复杂,维修工作需要具有一定掌握电子技术的专业人员来承担、若质量不过关,表计容易死机,造成极其重要的计量数据混乱。、单块表计价格较高。、受目前电子器件寿命的制约,电子式电能表的
13、寿命大约为十年,与长寿命技术电能表相比寿命还不长。,3、电子式电能表的原理一般来讲,从基本机构出发,各种类型的电子式电能表基本上由以下几个部分组成:电源单元、显示单元、电能测量单元、中央处理单元(单片机)、输出及通讯等六个部分组成,各部分的连接关系见框图7所示:图 7 电子式电能表基本结构图,看门狗原理框图,表 2 两种类型的显示器性能比较,4、电子式电能表的功能及分类,有功正、反向计量无功四象限计量最大需量计量:需量周期、滑差间隔分时计量:四个费率、八个时段自动转存:每月可自动冻结电量电参量测量:U、I事件记录通信预付费等分类:普通电子表、多功能表、基波表、预付费表、防窃电表、多用户表。,5
14、、感应式表与电子表比较:,四、电能表的检验,检验的种类根据项目的不同,可分为 1、常规检验、2、验收检验、3、型式检验。三种检验比较如下表四:,表四 不同类型检验比较表,按照JJG307-2006机电式交流电能表检定规程要求,感应式电能表常规检验应检定以下项目:直观检查工频耐压试验潜动试验起动试验校核常数基本误差的测定,按照JJG596-1999电子式电能表检定规程的要求,电子式电能表常规检验应检定以下项目。直观检查和通电检查工频耐压和绝缘电阻试验起动潜动停止试验基本误差测定标准偏差估计值测量24h变差测量常数试验对于电子式多功能表还应进行功能及其它检定。,在现场校验时应注意正确的接线,特别应
15、确保标准电能表与被检电能表接入的是同一个电压和电流,尤其应注意电压线圈的分流作用。,SZ,校验仪,AI0 1 IX,2,3 4,I,KWh,如图9,造成这种错误的测试方法是:现场测试时校验仪的工作电源从被试表的电压端子连接(即端子1和3),此时校验仪的工作电流约为0.1A,钳表夹在电流进线(即端子1的进线)A上,因此校验仪通过的电流I0为被试表的电流IX和校验仪本身的工作电流I之和,因而误差为-10%左右也就不足为奇了。,SZ,校验仪,AI0 1 IX,2,3 4,I,KWh,纠错措施:方法1:将钳表夹在电流出线(即端子2的出线)上。方法2:现场测试时校验仪的工作电源不从被试表的电压端子接,钳
16、表夹在电流进线或出线。,五、互感器,互感器分电压互感器和电流互感器。为什么要采用互感器:a、变换前后的隔离结构及良好的绝缘性能,确保测量仪表与测试人员的安全;b、采用统一的标准化输出量程,使从数十伏到数百千伏的电压、数十毫安到上万安的电流经过互感器变换后,进行测量的仪表量程统一为简单的几种,简化了仪表的生产和使用。c、当发生故障,出现过电压或过电流时,由于互感器铁芯趋于饱和,其输出不会呈正比增加,能够起到对测量仪表的保护作用。,1、电流互感器 TA(CT)(1)电流互感器接线:两相星形 三相星形 分相接线特种接线:1)串联:两台电流互感器串联后,电流比和单台相同;每台电流互感器负担的二次负载阻
17、抗比单台使用时减少了一半,因此改善了误差特性。2)并联:两台电流互感器并联后,电流比是单台电流互感器的1/2;每台电流互感器的二次负载阻抗比单台使用时增加了一倍,因此使电流互感器的固有误差增大,一般情况下并联方式不可取。但实际工作中,考虑用户负荷的变化或为使电流互感器互感器误差向相反方向变化,有时也采用并联方式。,(2)电流互感器变比互感器的变化在铭牌上有明确的标示,但对于穿心式单相低压电流互感器,其变化随着穿心的匝数而发生变化。从电流互感器的原理我们知道,一次侧和二次侧安匝数是相等的,即:n1I1=n2I2则,由于额定二次电流和n2是不变的,当n1每增加一倍时,I1减小一倍,即穿心匝数越多,
18、变比越小。(3)电流互感器的变比和容量的选择 1)变比选择:因为额定变流比为一、二次额定电流之比,且二次电流已标准化定为5A或1A,故选择额定变流比,实际上是选择一次额定电流。一般是按长期通过电流互感器的最大工作电流来选择。但为了保证电流互感器有较好的电流特性,不应使其工作在一次额定电流路以下。2)额定容量选择应满足:SN=U22N ZN 流互感器使用注意事项 1)相性连接要正确2)二次回路应设保护性接地点3)运行中二次绕组不允许开路 2、电压互感器TV(PT)电压互感器接线:V/V接法Y/YO接法YO/yo接法等。电压互感器二次导线截面的计算和选择,电压互感器使用注意事项:1)电压互感器的额
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