電流功率測量裝置設計

㈠ 電能計量裝置設計與現場檢查 課程設計

一、 計量裝置設計
1、計量裝置的設置
a) 發電站上網關口計量點一般設在產權分界處，如發電站與電網公司產權分界點在發電站側的，應在發電站出線側、發電機升壓變高壓側（對三圈變增加中壓側）、啟備變高壓側均按貿易結算的要求設置計量點。
b) 局考核所屬各供電所供電量的關口點一般設在35kV變電站的主變高壓側；所屬各供電所相互間供電量的計量關口點一般設置在產權分界處。
c) 其他貿易結算用計量點，設置在產權分界處。
d）考慮到旁路代供的情況，各關口計量點的旁路也作為關口計量點。
e) 10KV及以上電壓供電的用戶應配置防竊電高壓計量裝置，在用電客戶配電線路高壓計量裝置前端T介面裝設隔離刀閘，方便外校及處理計量裝置的故障。
2、計量方式
對於非中性點絕緣系統的關口電能計量裝置採用三相四線的計量方式，對於中性點絕緣系統的關口電能計量裝置應採用三相三線的計量方式。
3、電能表的配置
a) 同一關口計量點應裝設兩只相同型號、相同規格、相同等級的電子式多功能電能表，其中一隻定義為主表，一隻定義為副表。
b) 安裝於局所屬變電站內電能表應具有供停電時抄表和通信用的輔助電源。
c) 關口計量點應裝設能計量正向和反向有功電量以及四象限無功電量的電能表。
d) 電能表的標定電流值應根據電流互感器二次額定電流值進行選擇，電能表的標定電流值不得大於電流互感器二次額定電流值。電能表的最大電流值應選擇4倍及以上標定電流值。
e) 10kV及以上貿易結算計量點，應配置具有失壓報警計時功能的電能表或失壓計時儀。
4、互感器的配置
a) 電壓互感器選型應滿足《廣西電網公司系統主要電氣設備選型原則》要求，110kV及以下計量用電壓互感器應選用呈容性的電磁式電壓互感器。
b) 電壓互感器二次應有獨立的計量專用繞組。根據需要，宜選用具有四個二次繞組的電壓互感器，即：計量繞組、測量繞組、保護繞組和剩餘繞組。
c) 電壓互感器二次額定容量的選擇參考下表選擇：
TV二次負荷核算值（VA） 0～10 10～20 20～30 30～50 50～70 70VA以上
TV額定二次負荷取值（VA） 20 30 50 75 100 按1.5倍取
對TV二次負荷處於0～10VA較小值時，考慮到選用過小的額定二次容量，不利於保證電壓互感器的產品質量，電壓互感器計量繞組的額定負荷宜選擇20VA。一般情況下，電壓互感器的計量、測量和保護繞組的額定負荷均應不大於50VA，如有充分的證據說明所接的負荷超過此值時，可按實際值確定。
d) 互感器在實際負載下的誤差不得大於其基本誤差限。
e) 對於非中性點絕緣系統的電壓互感器，應採用Y0/y0的連接方式。對於中性點絕緣系統的電壓互感器，35kV及以上的應採用Y/y的連接方式；35kV以下的 宜採用V/V的連接方式。
f) 貿易結算用的計量點設置在統調上網電廠側的，在出線側及主變高壓側均應安裝計量裝置。
5、電流互感器配置
a) 電能計量裝置宜採取獨立的電流互感器，除在局所屬35kV僅作為核計損耗電量用的計量點可採用套管式電流互感器外，其他計費用計量點不宜採用主變套管式的電流互感器。
b) 電流互感器應具有計量專用的二次繞組，如果二次繞組具有中間抽頭的，每一個抽頭的誤差都應符合準確度等級要求。
c) 每一個計量繞組只能對應一個計量點。
d) 電流互感器應保證其在正常運行時的實際負荷電流達到額定值的60％左右，至少應不小於20％，否則應更換變比。
e) 對二次額定電流為5A的電流互感器，其計量繞組的額定二次負載下限為3.75VA，額定二次負載最大值應不大於50VA（cosφ=0.8），一般地，當電能表與互感器安裝在同一地點時（如開關櫃），CT計量二次繞組的額定二次容量選10VA，對於二次繞組有中間抽頭的電流互感器，兩個抽頭的額定二次容量均應滿足上述要求。如有充分的證據說明所接的負荷超過以上值時，可按實際值確定。
f) 對於二次繞組有中間抽頭的電流互感器，兩個抽頭的額定二次容量均應滿足上述要求。
6、互感器二次迴路配置
a) 電壓、電流互感器裝置端子箱內，以及電能表屏（櫃）內電能計量二次迴路應安裝試驗接線盒。
b) 電流和電壓互感器二次迴路的連接導線宜使用銅質單芯絕緣線，如果使用多股導線時，其連接接頭處應燙焊，再使用壓接的連接接頭。二次迴路導線截面的選擇，對整個電流二次迴路，連接導線截面積應按電流互感器的二次迴路計算負荷確定，至少應不小於4.0mm²。對電壓二次迴路，互感器出線端子至接電能表前接線盒間的連接導線截面應按機械可靠性及允許的電壓降計算確定，非就地計量的至少應不小於4mm²，就地計量的至少應不小於2.5mm²。
c) 主、副表應使用同一個電壓和電流互感器二次繞組。
d) 計量二次迴路應不裝設可分離二次迴路的插拔式插頭接點。35kV以上的電壓互感器二次迴路宜裝設空氣開關或熔斷器，電壓互感器二次迴路採用熔斷器的，應採用螺栓壓接的熔斷器。35kV及以下，除局所屬變電站外，電壓互感器二次迴路不得裝設任何空氣開關、熔斷器。
e) 對單母分段、雙母帶母聯接線方式的母線電壓互感器，為防止電壓反饋，計量用電壓二次迴路可接入經隔離開關輔助接點重動的繼電器切換迴路，其他計量二次迴路應不裝設隔離開關輔助接點。
f) 電壓互感器每相二次迴路電壓降應不得大於其額定二次電壓的0.2％。
g) 互感器二次迴路上除了裝設電能表、電力負荷管理終端和失壓計時儀外，原則上不得接入任何與計量無關的其他儀器、儀表等負載。
h) 計量裝置二次接線應順按一次設備所定的正向接線。
i) 互感器二次迴路導線（包括電纜芯線）各相必須以不同的顏色進行區分，其中：L1、L2、L3、N相導線分別採用黃、綠、紅、黑色，接地線為黃綠雙色導線。
j) 電壓、電流二次迴路的電纜、端子排和端子編號順序應按正相序自左向右或自上向下排列。
k）高壓計量用的電流、電壓互感器二次迴路應一點接地。電壓互感器二次迴路接地點一般設在主控室內；就地計量的電流互感器二次迴路接地點宜設置在計量櫃內的專用接地樁；非就地計量的電流互感器二次迴路接地點宜設置在端子箱處
二、電能計量裝置的安裝
1、電能表的安裝
a）電能表應垂直安裝在電能計量櫃（開關櫃、計量屏、計量箱）內，不得安裝在活動的櫃門上，安裝電能表空間應滿足要求：電能表與電能表之間的水平間距不應小於80mm，單相電能表相距的最小距離為30mm，電能表與屏邊的最小距離應大於40mm，與接線盒垂直間距至少80mm，電能表宜裝在對地0.8m～1.8m的高度（表水平中心線距地面尺寸），電能表距地面不應低於600mm。
b）電能表應垂直、牢固安裝，電能表所有的固定孔須採用鏍栓固定，固定孔應採用螺紋孔或採用其他方式確保單人工作就能在屏櫃正面緊固螺栓。表中心線向各方向的傾斜不大於1。
C）安裝在計量屏的電能表，應貼「××kV××線路電能表」；設置有主副表的，應以誤差較小的電能表設定為主表。
d）對安裝於客戶端的計量裝置，應在其安裝位置貼有用電分類的標簽。
2、互感器的安裝
a）為了減少三相三線電能計量裝置的合成誤差，安裝互感器時，宜考慮互感器合理匹配問題，即盡量使接到電能表同一元件的電流、電壓互感器比差符號相反，數值相近；角差符號相同，數值相近。當計量感性負荷時，宜把誤差小的電流、電壓互感器接到電能表的C相元件。
b）同一組的電流（電壓）互感器應採用製造廠、型號、額定電流（電壓）變比、准確度等級、二次容量均相同的互感器。
C）除特殊技術要求外，電流互感器一次電流的L1（P1）端、二次K1（S1）端應與所確定的電能計量正向保持一致，即當正向的一次電流自L1（P1）流向L2（P2）端時，二次電流應自K1（S1）端流出，經外部迴路流回到K2（S2）端。在影響互感器二次迴路查、接線的情況下，可同時調整互感器一次、二次安裝方向，確保與所確定的電能計量正向保持一致。同一個計量點各相電流（電壓）互感器進線端極性應一致。
3、接線盒的安裝
a）計量屏（櫃、箱）內各計量點的電能表與聯合接線盒相鄰上下布置，聯合接線盒安裝在電能表的下方，且與電能表安裝在同一個垂直平面上，每個電能表應對應安裝一個接線盒，安裝在就地計量櫃的接線盒受到空間位置的影響，兩個以上的電能表可共用一個接線盒。接線盒應安裝端正；接線盒所有的固定孔須採用鏍栓固定，固定孔應採用螺紋孔或採用其他方式確保單人工作就能在屏櫃正面緊固螺栓。接線盒向各方向的傾斜不大於1。
b）試驗接線盒與周圍殼體結構件之間的間距不應小於40mm，與電能表垂直間距至少80mm，接線盒下邊緣離地面距離不得小於300mm。
4、接線要求
基本要求是按圖施工、接線正確；導線無損傷、無裸露、絕緣良好；接線可靠、接觸良好；布線要橫平豎直，連接到各接線樁處的導線要做彎成一定的弧度，整齊美觀，線長充裕，接頭處不應受到拉力；各種接線標志齊全、不褪色。
a）引入盤、櫃的電纜標志牌清晰，正確，排列整齊，避免交叉，並應安裝牢固，不得使所接的接線盒受到機械應力。
b）盤、櫃內的電纜芯線，應按垂直或水平有規律地配置，不得任意歪斜交叉連接。備用芯長度應留有適當餘量。
c）三相電能表應按正相序接線。
d）用螺絲連接時，彎線方向應與螺釘旋入的方向一致，並應加墊圈。
e）盤、櫃內的導線不應有接頭，導線芯線應無損傷。
f）經電流互感器接入的低壓三線四線電能表，其電壓引入線應單獨接入，不得與電流線共用，電壓引入線的另一端應接在電流互感器一次電源側，並在電源側母線上另行引出，禁止在母線連接螺絲處引出。電壓引入線與電流互感器一次電源應同時切合。
g） TA裝置端子箱內電流迴路專用接線盒中電流進線與出線間應不經過電流連接片，採用直通連接方式；計量屏（櫃、箱）內，聯合接線盒中電流進線和出線間的連接應經過電流連接片。
h）主控室內計量櫃上下相鄰布置的電能表與接線盒之間導線的連接，應穿過面板上的穿線孔，每個穿線孔為圓形，孔徑適宜，與每根連接導線一一對應。穿線孔應打磨鈍化，並用塑料套套好，以保護導線不受損傷，塑料套粘貼牢靠，不應脫落。
i）壓接電流迴路、電壓迴路導線金屬部分的長度為25mm～30mm，確保接線樁的兩個螺絲皆能牢靠壓接導線且不得外露，各接線頭須按照施工圖套號編號套，編號套標志應整潔、正確、耐磨、不褪色。
三、電能計量裝置的驗收和實驗
1、驗收的技術資料
a) 電能計量裝置的計量方式原理接線圖，一、二次接線圖，設計和施工變更資料。
b) 電能表和電流、電壓互感器的安裝和使用說明書，出廠檢驗報告，計量檢定機構的檢定證書或測試報告。
c) 二次迴路導線或電纜的型號、規格及長度。
d) 高壓電氣設備的接地及絕緣試驗報告。
e) 施工過程中需要說明的其他資料。
2、現場核查內容
a) 計量器具型號、規格、計量法定標志、生產廠、出廠編號應與計量檢定證書、測試報告和技術資料的內容相符。
b) 產品外觀質量應無明顯瑕疵和受損。
c) 安裝工藝質量應符合有關標准要求。
d) 電能表、互感器及其二次迴路接線情況應和竣工圖一致。
3、驗收實驗
a) 電能表
電能表安裝前應在試驗室進行檢定，電能表應滿足公司《三相電子式多功能電能表訂貨及驗收技術標准》要求。
b) 電壓互感器
電磁式電壓互感器可在試驗室或現場進行誤差測試，電容式電壓互感器應在現場進行誤差測試。電壓互感器在額定負荷和實際負荷時的誤差都應合格。
c) 電流互感器
電流互感器可在試驗室或現場進行誤差測試，電流互感器在額定負荷時和實際負荷時的誤差都應合格。
d) 二次迴路
應在現場檢查電壓、電流互感器二次迴路接線是否正確；二次迴路中間觸點、熔斷器、試驗接線盒的接觸情況。
4、驗收結果的處理
a) 投產前的試驗項目必須合格方能投產，投產後的試驗如有不合格的必須在一個月內進行整改。
b) 經驗收合格的電能計量裝置應由驗收人員及時實施封印，並由運行人員或客戶對鉛封的完好簽字認可。封印的位置為互感器二次迴路的各接線端子、電能表接線端子、計量櫃（箱）門等。
c) 經驗收合格的電能計量裝置應由驗收人員填寫驗收報告，註明「計量裝置驗收合格」或者「計量裝置驗收不合格」及整改意見，整改後再行驗收。
d) 驗收不合格的電能計量裝置禁止投入使用,更改後再進行驗收,直至合格。
e) 驗收報告及驗收資料及時歸檔以便於管理。

電能計量裝置現場檢查的意義
供電企業的用電檢查人員根據《用電檢查辦法》到電能計量裝置的安裝地點進行檢查，能及時發現竊電、 電能計量裝置接線錯誤、 缺相 、倍率不符、 電能計量器具故障 、電能計量器具配置不合理等問題。對提高電能計量裝置的可靠性 ，減少計量差錯，降低線損，維護供電企業和客戶的經濟效益都具有實際意義，也是對客戶負責,優質服務的具體體現。

進行電能計量裝置現場檢查的准備工作
1.確定檢查工作人員，辦好必要的手續，帶好《用電檢查證》；
2.准備好交通工具；
3.帶好常用的電工工具，小備件等；並自帶簡單負荷；
4.帶好必需的電工儀表：萬用表、鉗形電流表、相序測定儀等；
5.帶好電表箱鎖匙、封表鉗、鉛封、封表線等；
6.帶好《電能計量裝置現場檢查卡》（包括上次的檢查卡）、秒錶、手電筒、計算器、記錄本、筆等；
7.如果對計量裝置計量的正確性有懷疑，先查閱有關資料，並詢問有關人員，了解情況；
8.檢查期間不要對待檢查戶停電，聯系客戶要求其帶正常負荷。

電能計量裝置現場檢查注意事項
1.實施檢查時檢查人員不得少於二人，檢查人員應主動向客戶出示《用電檢查證》；注意語言文明；
2.把電能錶行度記錄在《電能計量裝置現場檢查卡》上；
3.實施檢查時要求客戶派員觀察，協助檢查；檢查結束請客戶在《電能計量裝置現場檢查卡》客戶簽名欄上簽名，表示對這次檢查程序和評價的認可；
4.不得在檢查現場替代客戶進行電工作業；
5.檢查人員不得打開電能表外殼及其鉛封，更不能自行調整電能表的誤差調整裝置；打開按規定可以打開的封印後，應用專門的鉛封重新加封，並在《電能計量裝置現場檢查卡》上記錄新封印的號碼；
6.注意安全，防止觸電；防止誤操作引起開關跳閘；一次有電流時電流互感器二次嚴禁開路，電壓互感器二次嚴禁短路。

電能計量裝置現場檢查的內容
一、檢查外部
1.不應有繞越電能計量裝置用電的情況；
2.不應存在影響電能計量裝置正確計量的因素。
二、檢查封印以及與計量有關的接線
1.電表箱、電能表接線盒、電能表罩殼、電能計量專用接線盒蓋、電流互感器箱、電流互感器二次接線端鈕封蓋等供電部門或計量器具檢定部門所加的封印不應有被開啟或偽造，所有封印編號應是上次檢查或安裝時的編號；
2.電能表的進出線不應在表前被短路或被燒焦、破損；電能表接線盒和電能計量專用接線盒應沒有被燒焦的痕跡；
3.電能表接線盒內電壓連片連接應良好可靠；電能計量專用接線盒內電流、電壓連接片的位置應正確並連接良好可靠；
4.經電流互感器接入式電能表的電流二次連線不應在表前被短路或開路，絕緣不應破損，並且與電能表（或電能計量專用接線盒）連接正確良好可靠；
5.低壓計量的電壓線同電源線接觸應良好可靠，不應斷線或絕緣破損，連接點所包紮的絕緣應完好；高壓計量的二次電壓線同接線端子接觸應良好可靠；計量電壓線同電能表（或電能計量專用接線盒）的連接應正確，良好可靠。
三、檢查電能表的外觀
1.電能表銘牌上的廠家編號與抄表本上記錄的編號應一致；
2.電能表銘牌和玻璃不應有被熏黃的痕跡；
3.電能表外殼不應有變形或損壞；
4.電能表安裝的垂直情況應合符要求；
5.電能表不應被私自移動了安裝位置。
四、帶負荷檢查電能表的接線
用萬用表測量電能表接線盒內電壓接線端的電壓,應與電源相應電壓（經電壓互感器接入式是相應二次電壓）相符；用鉗形電流表測量進入電能表電流接線端的電流，應與相應負荷電流（經電流互感器接入式是相應二次電流）相符(當客戶的負荷太輕或者無負荷時，可以接入自帶的簡單負荷)；電能表的轉盤應不停地正向轉動。
各種計量方式電能表接線的檢查：
1.單相電能表
1)直接接入式單相電能表電源的火線應在接線盒的1孔接入，零線應在接線盒的3孔接入；
2)經電流互感器接入式電能表接線盒1、2孔分別是電流互感器K1、K2的進線，3、4孔分別是計量電壓的火線、零線；
3)三塊單相電能表計量三相負荷時零線應正確接入電能表；帶三相負荷時三塊電能表的轉盤都應正向不停地轉動。（負荷是單相380V電焊機，當功率因數低於0.5時有一個電表計量反轉，屬正常情況）；
2.三相四線有功電能表
1)直接接入式三相四線電能表在帶三相負荷時，用斷開電壓連接片（缺兩相）的方法來分相檢查每個元件能否使轉盤正向不停地轉動（負荷是單相380V電焊機，當功率因數低於0.5時有一個元件使轉盤反轉，屬正常情況）；
2)經電流互感器接入式的電能表無電壓連接片，在帶三相負荷時可利用電能計量專用接線盒的電壓或電流連接片來分相檢查每個元件能否使轉盤不停地正向轉動；若未裝有電能計量專用接線盒時，應拆計量電壓線來進行分相檢查。
3.三相三線有功電能表
在負荷穩定時，可作以下的檢查，若轉盤的轉向和轉速全部符合下列三點預期的情況，就表明電能表的接線正確。
1)轉盤應正向轉動；
2)用秒錶測轉盤的轉速，缺B相電壓時轉盤仍應正向轉動並且轉速是不缺B相電壓時的一半；
3)將任兩相電壓對調時，轉盤應不轉或微轉。
4.三相無功電能表
用相序儀在無功電能表的接線盒測量相序應為正相序,若是逆相序可將任兩相(包括電壓、電流）的進表線對調就變為正相序了（最好停電後在互感器進電能計量專用接線盒的接線調）。當負荷為感性時（若客戶有補償電容應先把電容退出運行），轉盤應正向轉動；負荷為容性時轉盤會反轉,若表內裝了止逆器則轉盤不轉。
在感性負荷穩定時，作以下的檢查，若轉盤轉向和轉速全部符合下列預期的情況，就表明電表的接線正確。
1)對於三相四線無功電能表，用秒錶測轉盤的轉速，任意缺一相電壓時轉盤仍應正向轉動並且轉速比不缺相時慢一半；將任兩相電壓對調時，轉盤應不轉或微轉；
2)對於三相三線無功電能表，用秒錶測轉盤的轉速 ，缺C相電壓時轉盤仍應正向轉動並且轉速比不缺C相電壓時慢一半；將A相電壓和B相電壓對調時，轉盤應不轉或微轉。
五、檢查電能表的運行情況
1.若所帶負荷電流達到電能表的起動電流時，電能表轉盤應不停地正向轉動，不帶負荷時轉盤轉動應不超過一圈；
2.在負荷穩定時用秒錶測量轉盤的轉速來計算電能表計量的平均功率，與實際功率相比較，以估計電表的計量誤差。
電能表計量平均功率的計算式：
平均功率=3600×迭定轉盤轉數×倍率÷電能表常數÷時間
平均功率：單位（千瓦）；
迭定轉盤轉數：根據轉盤轉速來確定（轉）；
倍率：電壓、電流互感器的合成倍率；
電能表常數：電能表銘牌上已標明（轉/千瓦時）；
時間：轉盤轉完迭定轉盤轉數所需的時間（秒）。
（電能表的誤差應由經授權的計量機構檢定，現場檢查的數據只能作為分析參考。）
3.校核計度器系數
1)計算計度器末位改變一個數字時的轉盤轉數：
（計算轉盤轉數）=電能表常數÷計度器小數位數
2)在電能表轉盤轉動時數轉盤轉數，當轉盤轉完（計算轉盤轉數）時，計度器末位應改變一個數字。
六、檢查電流互感器
二次電流線與電流互感器K1、K2端鈕接觸應良好可靠，並且與電能表及電能計量專用接線盒的連接應正確並接觸良好可靠；電流互感器銘牌所標電流比和抄表本上記錄的電流比應一致（穿芯式電流互感器還應根據導線穿芯匝數確定電流比）；用鉗形電流表分別測量電流互感器的一次電流值和二次電流值，以確定電流互感器的倍率（倍率＝一次電流值／二次電流值），所確定的倍率應和抄表本所記錄的倍率一致。
七、檢查電壓互感器
八、二次電壓線與電壓互感器二次端鈕（或接線端子）接觸應良好可靠，電壓互感器銘牌所標電壓比和抄表本上記錄的電壓比應一致。
九、檢查電能計量器具容量的配置
檢查應在用戶帶正常負荷時進行，測量進入電能表的電流以確定電能表和電流互感器容量的配置是否合理。《電能計量裝置技術管理規程》規定了配置的原則：
1.低壓供電，負荷電流為50A及以下時，宜採用直接接入式電能表；負荷電流為50A以上時，宜採用經電流互感器接入式的接線方式；
2.直接接入式電能表的標定電流應按正常運行負荷電流的30%左右進行迭擇；
3.進入電能表的電流宜不小於電能表的30%，不大於電能表的額定最大電流
4.經電流互感器接入的電能表，其標定電流宜不超過電流互感器額定二次電流的30%，其額定最大電流應為電流互感器額定二次電流的120%左右；
5.電流互感額定一次電流的確定，應保證其在正常運行中的實際負荷電流達到額定值的60%左右，至少不小於30%．
十、把檢查的情況填寫在《電能計量裝置現場檢查卡》上。
對電能計量裝置進行現場檢查還不只限於以上列舉的內容,應根據實際情況採取其它的檢查辦法。

附：用專用儀器對電能計量裝置進行現場檢查
對電能計量裝置進行現場檢查的專用儀器主要有：電能表現場校驗儀、電流互感器校驗儀、電壓互感器二次壓降測試儀等。
1.用電能表現場校驗儀在電能表接線盒（如果確定了電能表的接線正確，也可以在電能計量專用接線盒）測定進入電能表電壓的相序，測量電壓、電流以及相位、功率；分析電壓、電流相量圖，確定電能表接線是否正確；校準電能表的測量誤差
2.用電流互感器校驗儀測定電流互感器的實際二次負荷，應在25%∽100%額定二次負荷范圍內；校準電流互感器帶實際二次負載時的比差和角差；
3.用電壓互感器二次壓降測試儀測定電壓互感器二次迴路電壓降，Ⅰ、Ⅱ類電能計量裝置應不大於其額定二次電壓的0.2%，其它類電能計量裝置應不大於其額定二次電壓的0.5%

㈡ 某同學要測一個額定電流為0.3A的小燈泡的額定功率，他設計了如圖13—甲所示的電路圖，請幫助該同學完成下