电解铝企业电能计量装置综合误差分析及降低策略

2022-09-11

众所周知, CT (电流互感器) 和PT (电压互感器) 主要用于继电保护、测量、计量、励磁、调速器、同期等。CT/PT的配置及选型均应满足保护和测量的要求, 包括对准确度和误差限值以及二次输出容量的要求等, 另外CT还涉及动稳定和热稳定及暂态特性的要求等。CT/PT的配置及选型主要应从功能要求出发进行综合考虑。合理地对CT/PT进行配置和选型, 将有利于优化二次接线、降低生产成本, 同时提高二次系统的可靠性。本文以某年产11万吨的电解铝厂为例, 论述了通过电能计量装置综合误差及降低策略, 目的在于提高计量精度, 提高功率因素, 为企业节能减排作出贡献。

1 电能计量装置分析及存在问题

电能计量装置包括电能表、互感器、二次接线三部分, 其综合误差由这三部分的误差组成, 即为电能表误差、互感器合成误差、电压互感器二次导线压降引起的误差三者的代数和。可以用下式表示:γ=γb+γh+γd。

式中:γb为电能表的相对误差 (%) ;γh为互感器合成误差 (%) ;γd为电压互感器二次导线压降引起的误差 (%) 。

在实际的计量装置中, 除了电能表的误差γb可以在负荷点下将其误差调至误差最小, 其他的计量装置误差均与实际二次回路的运行参数有关。要降低计量综合误差γ, 则在新投运和改造的计量装置选型上, 要求电能表、互感器都必须符合《电能计量装置技术管理规程》要求, 按负荷类别选取适当的准确度等级, 并在投运前做好各项测试工作, 在以后的运行管理中, 还要根据规程规定进行周期检定和轮换制度。电流互感器、电压互感器的合成误差在额定二次负荷范围内均可用准确度来控制。而电压互感器二次导线压降所造成的误差, 在综合误差中也占有相当的比例, 可以通过电能表、互感器的合理选择来补偿, 从而降低计量装置的综合误差。

1.1 电能表选型及使用不当引起的误差

(1) 为了保证电能计量装置准确地测量电能, 必须按照有关规程要求, 合理选择电能表的型式、电压等级、基本电流、最大额定电流以及准确度等级。对于月平均用电量在100万kw·h以上的Ⅱ类高压计费用户, 应采用0.2级的电压、电流互感器, 0.5级的有功电能表及2.0级无功电能表。在实际运行中, 若用户的负荷电流变化幅度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%, 长期运行于较低载负荷点, 会造成计量误差, 应采用宽负载电能表。

(2) 用三相三线电能表测量三相四线电能将引起附加误差。由于三相负载不平衡, 中性点普遍有电流存在, 而Ib=In-Ia-Ic所以, 缺少电流Ib所消耗的功率, 引起附加误差。

1.2 电流互感器选用不当引起的误差

(1) 电流互感器二次容量的选择。接入电流互感器的二次负荷包括电能表电流线圈阻抗、外接导线电阻、接触电阻。所以, 在选择电流互感器时, 应从三方面考虑二次容量大小, 通过选用电流回路负荷阻抗较小的表计, 如电子式电能表来满足二次容量的要求, 必要时还可利用降低外接导线电阻的方法。

(2) 由于一次电流通过电流互感器一次绕组时, 要使二次绕组产生感应电动势, 必须消耗一部分电流I0来励磁, 使铁芯产生磁通。电流互感器的误差是由铁芯所消耗的励磁安匝引起的。

电流互感器误差取决于互感器的比差、角差, 而比差、角差又与外接负载阻抗Zb、铁芯导磁率μ、铁芯阻抗角α, 铁芯损耗电量角φ有关。二次负荷要控制在25%～100%之间, 一次电流为其额定值60%左右, 至少不得低于30%, 才能使电流互感器运行在最优状态, 从而降低电流互感器误差。

1.3 电压互感器二次导线压降引起的误差

电压互感器的负载电流通过二次连接导线及串接点的接触电阻时会产生电压降, 这样加在负载上的电压就不等于电压互感器二次线圈电压, 因此产生计量误差。根据《电能计量装置技术管理规程》DL448-2000规定, 对于Ⅰ、Ⅱ类计费电能计量装置, 电压互感器的二次压降不大于额定二次电压的0.2%, 其他计量装置, 则应不大于额定电压的0.5%。

2 降低电能计量装置综合误差的措施

2.1 根据计量规程要求, 完善计量装置设置

(1) 选择高精度、稳定性好的多功能电能表。由于电子技术的发展, 现在多功能电子表已日趋完善, 其误差较为稳定, 且基本呈线性。一只多功能电子表可同时兼有正、反向有功, 正、反向无功四种电能计量和脉冲输出、失压记录、追补电量等辅助功能, 且过载能力强、功耗小。对Ⅰ、Ⅱ类用户应采用全电子式电能表。

(2) 根据电流、电压互感器的误差, 合理组合配对, 使互感器合成误差尽可能小。配对原则是尽可能配用电流互感器和电压互感器的比差符号相反, 大小相等, 角差符号相同, 大小相等。这样, 互感器的合成误差基本可以忽略, 只需根据互感器二次压降误差配合电能表本身误差作调整, 便可最大限度降低计量装置综合误差。

(3) 电流互感器二次回路导线截面积最小值为4mm2, 且中间不得有接头, 导线经转动部分处应留有足够的长度。在投运前, 必须测量电流、电压互感器的实际二次负荷, 使之在互感器标定的额定负荷之内。

2.2 采用正确的计量方式, 减少计量误差

(1) 对接入中性点绝缘系统的电能计量装置, 应采用三相三线制电能表, 其2台电流互感器二次绕组宜采用四线连线;对三相四线制的电能计量装置, 其3台电流互感器二次绕组与电能表之间宜采用六线边线。如采用四线连接, 若公共线断开或一相电流互感器极性相反, 会影响计量, 且进行现场检验时, 采用单相法每相电流互感器二次负载电流与实际负载电流不一致, 给测试工作带来困难, 且造成测量误差。