电流功率测量装置设计

㈠ 电能计量装置设计与现场检查 课程设计

一、 计量装置设计
1、计量装置的设置
a) 发电站上网关口计量点一般设在产权分界处，如发电站与电网公司产权分界点在发电站侧的，应在发电站出线侧、发电机升压变高压侧（对三圈变增加中压侧）、启备变高压侧均按贸易结算的要求设置计量点。
b) 局考核所属各供电所供电量的关口点一般设在35kV变电站的主变高压侧；所属各供电所相互间供电量的计量关口点一般设置在产权分界处。
c) 其他贸易结算用计量点，设置在产权分界处。
d）考虑到旁路代供的情况，各关口计量点的旁路也作为关口计量点。
e) 10KV及以上电压供电的用户应配置防窃电高压计量装置，在用电客户配电线路高压计量装置前端T接口装设隔离刀闸，方便外校及处理计量装置的故障。
2、计量方式
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。
3、电能表的配置
a) 同一关口计量点应装设两只相同型号、相同规格、相同等级的电子式多功能电能表，其中一只定义为主表，一只定义为副表。
b) 安装于局所属变电站内电能表应具有供停电时抄表和通信用的辅助电源。
c) 关口计量点应装设能计量正向和反向有功电量以及四象限无功电量的电能表。
d) 电能表的标定电流值应根据电流互感器二次额定电流值进行选择，电能表的标定电流值不得大于电流互感器二次额定电流值。电能表的最大电流值应选择4倍及以上标定电流值。
e) 10kV及以上贸易结算计量点，应配置具有失压报警计时功能的电能表或失压计时仪。
4、互感器的配置
a) 电压互感器选型应满足《广西电网公司系统主要电气设备选型原则》要求，110kV及以下计量用电压互感器应选用呈容性的电磁式电压互感器。
b) 电压互感器二次应有独立的计量专用绕组。根据需要，宜选用具有四个二次绕组的电压互感器，即：计量绕组、测量绕组、保护绕组和剩余绕组。
c) 电压互感器二次额定容量的选择参考下表选择：
TV二次负荷核算值（VA） 0～10 10～20 20～30 30～50 50～70 70VA以上
TV额定二次负荷取值（VA） 20 30 50 75 100 按1.5倍取
对TV二次负荷处于0～10VA较小值时，考虑到选用过小的额定二次容量，不利于保证电压互感器的产品质量，电压互感器计量绕组的额定负荷宜选择20VA。一般情况下，电压互感器的计量、测量和保护绕组的额定负荷均应不大于50VA，如有充分的证据说明所接的负荷超过此值时，可按实际值确定。
d) 互感器在实际负载下的误差不得大于其基本误差限。
e) 对于非中性点绝缘系统的电压互感器，应采用Y0/y0的连接方式。对于中性点绝缘系统的电压互感器，35kV及以上的应采用Y/y的连接方式；35kV以下的 宜采用V/V的连接方式。
f) 贸易结算用的计量点设置在统调上网电厂侧的，在出线侧及主变高压侧均应安装计量装置。
5、电流互感器配置
a) 电能计量装置宜采取独立的电流互感器，除在局所属35kV仅作为核计损耗电量用的计量点可采用套管式电流互感器外，其他计费用计量点不宜采用主变套管式的电流互感器。
b) 电流互感器应具有计量专用的二次绕组，如果二次绕组具有中间抽头的，每一个抽头的误差都应符合准确度等级要求。
c) 每一个计量绕组只能对应一个计量点。
d) 电流互感器应保证其在正常运行时的实际负荷电流达到额定值的60％左右，至少应不小于20％，否则应更换变比。
e) 对二次额定电流为5A的电流互感器，其计量绕组的额定二次负载下限为3.75VA，额定二次负载最大值应不大于50VA（cosφ=0.8），一般地，当电能表与互感器安装在同一地点时（如开关柜），CT计量二次绕组的额定二次容量选10VA，对于二次绕组有中间抽头的电流互感器，两个抽头的额定二次容量均应满足上述要求。如有充分的证据说明所接的负荷超过以上值时，可按实际值确定。
f) 对于二次绕组有中间抽头的电流互感器，两个抽头的额定二次容量均应满足上述要求。
6、互感器二次回路配置
a) 电压、电流互感器装置端子箱内，以及电能表屏（柜）内电能计量二次回路应安装试验接线盒。
b) 电流和电压互感器二次回路的连接导线宜使用铜质单芯绝缘线，如果使用多股导线时，其连接接头处应烫焊，再使用压接的连接接头。二次回路导线截面的选择，对整个电流二次回路，连接导线截面积应按电流互感器的二次回路计算负荷确定，至少应不小于4.0mm²。对电压二次回路，互感器出线端子至接电能表前接线盒间的连接导线截面应按机械可靠性及允许的电压降计算确定，非就地计量的至少应不小于4mm²，就地计量的至少应不小于2.5mm²。
c) 主、副表应使用同一个电压和电流互感器二次绕组。
d) 计量二次回路应不装设可分离二次回路的插拔式插头接点。35kV以上的电压互感器二次回路宜装设空气开关或熔断器，电压互感器二次回路采用熔断器的，应采用螺栓压接的熔断器。35kV及以下，除局所属变电站外，电压互感器二次回路不得装设任何空气开关、熔断器。
e) 对单母分段、双母带母联接线方式的母线电压互感器，为防止电压反馈，计量用电压二次回路可接入经隔离开关辅助接点重动的继电器切换回路，其他计量二次回路应不装设隔离开关辅助接点。
f) 电压互感器每相二次回路电压降应不得大于其额定二次电压的0.2％。
g) 互感器二次回路上除了装设电能表、电力负荷管理终端和失压计时仪外，原则上不得接入任何与计量无关的其他仪器、仪表等负载。
h) 计量装置二次接线应顺按一次设备所定的正向接线。
i) 互感器二次回路导线（包括电缆芯线）各相必须以不同的颜色进行区分，其中：L1、L2、L3、N相导线分别采用黄、绿、红、黑色，接地线为黄绿双色导线。
j) 电压、电流二次回路的电缆、端子排和端子编号顺序应按正相序自左向右或自上向下排列。
k）高压计量用的电流、电压互感器二次回路应一点接地。电压互感器二次回路接地点一般设在主控室内；就地计量的电流互感器二次回路接地点宜设置在计量柜内的专用接地桩；非就地计量的电流互感器二次回路接地点宜设置在端子箱处
二、电能计量装置的安装
1、电能表的安装
a）电能表应垂直安装在电能计量柜（开关柜、计量屏、计量箱）内，不得安装在活动的柜门上，安装电能表空间应满足要求：电能表与电能表之间的水平间距不应小于80mm，单相电能表相距的最小距离为30mm，电能表与屏边的最小距离应大于40mm，与接线盒垂直间距至少80mm，电能表宜装在对地0.8m～1.8m的高度（表水平中心线距地面尺寸），电能表距地面不应低于600mm。
b）电能表应垂直、牢固安装，电能表所有的固定孔须采用镙栓固定，固定孔应采用螺纹孔或采用其他方式确保单人工作就能在屏柜正面紧固螺栓。表中心线向各方向的倾斜不大于1。
C）安装在计量屏的电能表，应贴“××kV××线路电能表”；设置有主副表的，应以误差较小的电能表设定为主表。
d）对安装于客户端的计量装置，应在其安装位置贴有用电分类的标签。
2、互感器的安装
a）为了减少三相三线电能计量装置的合成误差，安装互感器时，宜考虑互感器合理匹配问题，即尽量使接到电能表同一元件的电流、电压互感器比差符号相反，数值相近；角差符号相同，数值相近。当计量感性负荷时，宜把误差小的电流、电压互感器接到电能表的C相元件。
b）同一组的电流（电压）互感器应采用制造厂、型号、额定电流（电压）变比、准确度等级、二次容量均相同的互感器。
C）除特殊技术要求外，电流互感器一次电流的L1（P1）端、二次K1（S1）端应与所确定的电能计量正向保持一致，即当正向的一次电流自L1（P1）流向L2（P2）端时，二次电流应自K1（S1）端流出，经外部回路流回到K2（S2）端。在影响互感器二次回路查、接线的情况下，可同时调整互感器一次、二次安装方向，确保与所确定的电能计量正向保持一致。同一个计量点各相电流（电压）互感器进线端极性应一致。
3、接线盒的安装
a）计量屏（柜、箱）内各计量点的电能表与联合接线盒相邻上下布置，联合接线盒安装在电能表的下方，且与电能表安装在同一个垂直平面上，每个电能表应对应安装一个接线盒，安装在就地计量柜的接线盒受到空间位置的影响，两个以上的电能表可共用一个接线盒。接线盒应安装端正；接线盒所有的固定孔须采用镙栓固定，固定孔应采用螺纹孔或采用其他方式确保单人工作就能在屏柜正面紧固螺栓。接线盒向各方向的倾斜不大于1。
b）试验接线盒与周围壳体结构件之间的间距不应小于40mm，与电能表垂直间距至少80mm，接线盒下边缘离地面距离不得小于300mm。
4、接线要求
基本要求是按图施工、接线正确；导线无损伤、无裸露、绝缘良好；接线可靠、接触良好；布线要横平竖直，连接到各接线桩处的导线要做弯成一定的弧度，整齐美观，线长充裕，接头处不应受到拉力；各种接线标志齐全、不褪色。
a）引入盘、柜的电缆标志牌清晰，正确，排列整齐，避免交叉，并应安装牢固，不得使所接的接线盒受到机械应力。
b）盘、柜内的电缆芯线，应按垂直或水平有规律地配置，不得任意歪斜交叉连接。备用芯长度应留有适当余量。
c）三相电能表应按正相序接线。
d）用螺丝连接时，弯线方向应与螺钉旋入的方向一致，并应加垫圈。
e）盘、柜内的导线不应有接头，导线芯线应无损伤。
f）经电流互感器接入的低压三线四线电能表，其电压引入线应单独接入，不得与电流线共用，电压引入线的另一端应接在电流互感器一次电源侧，并在电源侧母线上另行引出，禁止在母线连接螺丝处引出。电压引入线与电流互感器一次电源应同时切合。
g） TA装置端子箱内电流回路专用接线盒中电流进线与出线间应不经过电流连接片，采用直通连接方式；计量屏（柜、箱）内，联合接线盒中电流进线和出线间的连接应经过电流连接片。
h）主控室内计量柜上下相邻布置的电能表与接线盒之间导线的连接，应穿过面板上的穿线孔，每个穿线孔为圆形，孔径适宜，与每根连接导线一一对应。穿线孔应打磨钝化，并用塑料套套好，以保护导线不受损伤，塑料套粘贴牢靠，不应脱落。
i）压接电流回路、电压回路导线金属部分的长度为25mm～30mm，确保接线桩的两个螺丝皆能牢靠压接导线且不得外露，各接线头须按照施工图套号编号套，编号套标志应整洁、正确、耐磨、不褪色。
三、电能计量装置的验收和实验
1、验收的技术资料
a) 电能计量装置的计量方式原理接线图，一、二次接线图，设计和施工变更资料。
b) 电能表和电流、电压互感器的安装和使用说明书，出厂检验报告，计量检定机构的检定证书或测试报告。
c) 二次回路导线或电缆的型号、规格及长度。
d) 高压电气设备的接地及绝缘试验报告。
e) 施工过程中需要说明的其他资料。
2、现场核查内容
a) 计量器具型号、规格、计量法定标志、生产厂、出厂编号应与计量检定证书、测试报告和技术资料的内容相符。
b) 产品外观质量应无明显瑕疵和受损。
c) 安装工艺质量应符合有关标准要求。
d) 电能表、互感器及其二次回路接线情况应和竣工图一致。
3、验收实验
a) 电能表
电能表安装前应在试验室进行检定，电能表应满足公司《三相电子式多功能电能表订货及验收技术标准》要求。
b) 电压互感器
电磁式电压互感器可在试验室或现场进行误差测试，电容式电压互感器应在现场进行误差测试。电压互感器在额定负荷和实际负荷时的误差都应合格。
c) 电流互感器
电流互感器可在试验室或现场进行误差测试，电流互感器在额定负荷时和实际负荷时的误差都应合格。
d) 二次回路
应在现场检查电压、电流互感器二次回路接线是否正确；二次回路中间触点、熔断器、试验接线盒的接触情况。
4、验收结果的处理
a) 投产前的试验项目必须合格方能投产，投产后的试验如有不合格的必须在一个月内进行整改。
b) 经验收合格的电能计量装置应由验收人员及时实施封印，并由运行人员或客户对铅封的完好签字认可。封印的位置为互感器二次回路的各接线端子、电能表接线端子、计量柜（箱）门等。
c) 经验收合格的电能计量装置应由验收人员填写验收报告，注明“计量装置验收合格”或者“计量装置验收不合格”及整改意见，整改后再行验收。
d) 验收不合格的电能计量装置禁止投入使用,更改后再进行验收,直至合格。
e) 验收报告及验收资料及时归档以便于管理。

电能计量装置现场检查的意义
供电企业的用电检查人员根据《用电检查办法》到电能计量装置的安装地点进行检查，能及时发现窃电、 电能计量装置接线错误、 缺相 、倍率不符、 电能计量器具故障 、电能计量器具配置不合理等问题。对提高电能计量装置的可靠性 ，减少计量差错，降低线损，维护供电企业和客户的经济效益都具有实际意义，也是对客户负责,优质服务的具体体现。

进行电能计量装置现场检查的准备工作
1.确定检查工作人员，办好必要的手续，带好《用电检查证》；
2.准备好交通工具；
3.带好常用的电工工具，小备件等；并自带简单负荷；
4.带好必需的电工仪表：万用表、钳形电流表、相序测定仪等；
5.带好电表箱锁匙、封表钳、铅封、封表线等；
6.带好《电能计量装置现场检查卡》（包括上次的检查卡）、秒表、手电筒、计算器、记录本、笔等；
7.如果对计量装置计量的正确性有怀疑，先查阅有关资料，并询问有关人员，了解情况；
8.检查期间不要对待检查户停电，联系客户要求其带正常负荷。

电能计量装置现场检查注意事项
1.实施检查时检查人员不得少于二人，检查人员应主动向客户出示《用电检查证》；注意语言文明；
2.把电能表行度记录在《电能计量装置现场检查卡》上；
3.实施检查时要求客户派员观察，协助检查；检查结束请客户在《电能计量装置现场检查卡》客户签名栏上签名，表示对这次检查程序和评价的认可；
4.不得在检查现场替代客户进行电工作业；
5.检查人员不得打开电能表外壳及其铅封，更不能自行调整电能表的误差调整装置；打开按规定可以打开的封印后，应用专门的铅封重新加封，并在《电能计量装置现场检查卡》上记录新封印的号码；
6.注意安全，防止触电；防止误操作引起开关跳闸；一次有电流时电流互感器二次严禁开路，电压互感器二次严禁短路。

电能计量装置现场检查的内容
一、检查外部
1.不应有绕越电能计量装置用电的情况；
2.不应存在影响电能计量装置正确计量的因素。
二、检查封印以及与计量有关的接线
1.电表箱、电能表接线盒、电能表罩壳、电能计量专用接线盒盖、电流互感器箱、电流互感器二次接线端钮封盖等供电部门或计量器具检定部门所加的封印不应有被开启或伪造，所有封印编号应是上次检查或安装时的编号；
2.电能表的进出线不应在表前被短路或被烧焦、破损；电能表接线盒和电能计量专用接线盒应没有被烧焦的痕迹；
3.电能表接线盒内电压连片连接应良好可靠；电能计量专用接线盒内电流、电压连接片的位置应正确并连接良好可靠；
4.经电流互感器接入式电能表的电流二次连线不应在表前被短路或开路，绝缘不应破损，并且与电能表（或电能计量专用接线盒）连接正确良好可靠；
5.低压计量的电压线同电源线接触应良好可靠，不应断线或绝缘破损，连接点所包扎的绝缘应完好；高压计量的二次电压线同接线端子接触应良好可靠；计量电压线同电能表（或电能计量专用接线盒）的连接应正确，良好可靠。
三、检查电能表的外观
1.电能表铭牌上的厂家编号与抄表本上记录的编号应一致；
2.电能表铭牌和玻璃不应有被熏黄的痕迹；
3.电能表外壳不应有变形或损坏；
4.电能表安装的垂直情况应合符要求；
5.电能表不应被私自移动了安装位置。
四、带负荷检查电能表的接线
用万用表测量电能表接线盒内电压接线端的电压,应与电源相应电压（经电压互感器接入式是相应二次电压）相符；用钳形电流表测量进入电能表电流接线端的电流，应与相应负荷电流（经电流互感器接入式是相应二次电流）相符(当客户的负荷太轻或者无负荷时，可以接入自带的简单负荷)；电能表的转盘应不停地正向转动。
各种计量方式电能表接线的检查：
1.单相电能表
1)直接接入式单相电能表电源的火线应在接线盒的1孔接入，零线应在接线盒的3孔接入；
2)经电流互感器接入式电能表接线盒1、2孔分别是电流互感器K1、K2的进线，3、4孔分别是计量电压的火线、零线；
3)三块单相电能表计量三相负荷时零线应正确接入电能表；带三相负荷时三块电能表的转盘都应正向不停地转动。（负荷是单相380V电焊机，当功率因数低于0.5时有一个电表计量反转，属正常情况）；
2.三相四线有功电能表
1)直接接入式三相四线电能表在带三相负荷时，用断开电压连接片（缺两相）的方法来分相检查每个元件能否使转盘正向不停地转动（负荷是单相380V电焊机，当功率因数低于0.5时有一个元件使转盘反转，属正常情况）；
2)经电流互感器接入式的电能表无电压连接片，在带三相负荷时可利用电能计量专用接线盒的电压或电流连接片来分相检查每个元件能否使转盘不停地正向转动；若未装有电能计量专用接线盒时，应拆计量电压线来进行分相检查。
3.三相三线有功电能表
在负荷稳定时，可作以下的检查，若转盘的转向和转速全部符合下列三点预期的情况，就表明电能表的接线正确。
1)转盘应正向转动；
2)用秒表测转盘的转速，缺B相电压时转盘仍应正向转动并且转速是不缺B相电压时的一半；
3)将任两相电压对调时，转盘应不转或微转。
4.三相无功电能表
用相序仪在无功电能表的接线盒测量相序应为正相序,若是逆相序可将任两相(包括电压、电流）的进表线对调就变为正相序了（最好停电后在互感器进电能计量专用接线盒的接线调）。当负荷为感性时（若客户有补偿电容应先把电容退出运行），转盘应正向转动；负荷为容性时转盘会反转,若表内装了止逆器则转盘不转。
在感性负荷稳定时，作以下的检查，若转盘转向和转速全部符合下列预期的情况，就表明电表的接线正确。
1)对于三相四线无功电能表，用秒表测转盘的转速，任意缺一相电压时转盘仍应正向转动并且转速比不缺相时慢一半；将任两相电压对调时，转盘应不转或微转；
2)对于三相三线无功电能表，用秒表测转盘的转速 ，缺C相电压时转盘仍应正向转动并且转速比不缺C相电压时慢一半；将A相电压和B相电压对调时，转盘应不转或微转。
五、检查电能表的运行情况
1.若所带负荷电流达到电能表的起动电流时，电能表转盘应不停地正向转动，不带负荷时转盘转动应不超过一圈；
2.在负荷稳定时用秒表测量转盘的转速来计算电能表计量的平均功率，与实际功率相比较，以估计电表的计量误差。
电能表计量平均功率的计算式：
平均功率=3600×迭定转盘转数×倍率÷电能表常数÷时间
平均功率：单位（千瓦）；
迭定转盘转数：根据转盘转速来确定（转）；
倍率：电压、电流互感器的合成倍率；
电能表常数：电能表铭牌上已标明（转/千瓦时）；
时间：转盘转完迭定转盘转数所需的时间（秒）。
（电能表的误差应由经授权的计量机构检定，现场检查的数据只能作为分析参考。）
3.校核计度器系数
1)计算计度器末位改变一个数字时的转盘转数：
（计算转盘转数）=电能表常数÷计度器小数位数
2)在电能表转盘转动时数转盘转数，当转盘转完（计算转盘转数）时，计度器末位应改变一个数字。
六、检查电流互感器
二次电流线与电流互感器K1、K2端钮接触应良好可靠，并且与电能表及电能计量专用接线盒的连接应正确并接触良好可靠；电流互感器铭牌所标电流比和抄表本上记录的电流比应一致（穿芯式电流互感器还应根据导线穿芯匝数确定电流比）；用钳形电流表分别测量电流互感器的一次电流值和二次电流值，以确定电流互感器的倍率（倍率＝一次电流值／二次电流值），所确定的倍率应和抄表本所记录的倍率一致。
七、检查电压互感器
八、二次电压线与电压互感器二次端钮（或接线端子）接触应良好可靠，电压互感器铭牌所标电压比和抄表本上记录的电压比应一致。
九、检查电能计量器具容量的配置
检查应在用户带正常负荷时进行，测量进入电能表的电流以确定电能表和电流互感器容量的配置是否合理。《电能计量装置技术管理规程》规定了配置的原则：
1.低压供电，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式；
2.直接接入式电能表的标定电流应按正常运行负荷电流的30%左右进行迭择；
3.进入电能表的电流宜不小于电能表的30%，不大于电能表的额定最大电流
4.经电流互感器接入的电能表，其标定电流宜不超过电流互感器额定二次电流的30%，其额定最大电流应为电流互感器额定二次电流的120%左右；
5.电流互感额定一次电流的确定，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少不小于30%．
十、把检查的情况填写在《电能计量装置现场检查卡》上。
对电能计量装置进行现场检查还不只限于以上列举的内容,应根据实际情况采取其它的检查办法。

附：用专用仪器对电能计量装置进行现场检查
对电能计量装置进行现场检查的专用仪器主要有：电能表现场校验仪、电流互感器校验仪、电压互感器二次压降测试仪等。
1.用电能表现场校验仪在电能表接线盒（如果确定了电能表的接线正确，也可以在电能计量专用接线盒）测定进入电能表电压的相序，测量电压、电流以及相位、功率；分析电压、电流相量图，确定电能表接线是否正确；校准电能表的测量误差
2.用电流互感器校验仪测定电流互感器的实际二次负荷，应在25%∽100%额定二次负荷范围内；校准电流互感器带实际二次负载时的比差和角差；
3.用电压互感器二次压降测试仪测定电压互感器二次回路电压降，Ⅰ、Ⅱ类电能计量装置应不大于其额定二次电压的0.2%，其它类电能计量装置应不大于其额定二次电压的0.5%

㈡ 某同学要测一个额定电流为0.3A的小灯泡的额定功率，他设计了如图13—甲所示的电路图，请帮助该同学完成下