0 引言

电能计量是电网经济核算的依据，其准确性不仅关系到电力系统和电力用户的经济利益，还影响电力系统中许多经济技术指标的计算，对电力系统的安全、高效、合理运行及电力体制改革有着重要意义。而低负荷条件下出现的计量漏计、缺计已逐渐成为影响内蒙古电网电能计量准确性的重要因素。

在电能计量过程中，电流互感器误差、电能表误差、计量二次回路负荷和压降会直接影响低负荷条件下电能计量的准确性，因此，应减小以上3个因素对电能计量的影响，确保低负荷下电能计量的准确性。本文对低负荷下计量设备对电能计量的影响进行分析，提出对策，为低负荷下电能计量工作提供参考。

1 电流互感器对电能计量影响的试验分析及对策 1.1 试验过程

试验在变电站施工现场进行，所用标准设备为HL53S型标准电流互感器。校验仪采用HGQL-H型电流互感器校验仪。选择1只有4S1—4S2（300A/5 A）、4S1—4S3（600 A/5 A）2组抽头的电流互感器作为试验对象。试验温度10 ℃，湿度40%RH。

试验接线及准备工作完成后，先对4S1—4S2抽头进行升流，电流由1%缓慢升至120%，升流过程中记录电流分别为额定电流IN的1%、5%、20%，100%、120%时的误差。记录完毕后将电流降至0并关闭电流互感器校验仪。将试验线拆除并接至4S1—4S3抽头，重复上述试验过程。

1.2 数据分析

图 1是电流互感器比值差随电流的变化曲线。由图 1可知，2组抽头均存在随着电流的减小比值差逐渐减小的变化特点。图 2为电流互感器角差随电流的变化曲线。由图 2可以看出，随着电流的减小，互感器角差逐渐减小。

由图 1和图 2可知，在负荷最低时，电流互感器的比值差和角差的绝对值最大，产生的计量误差也最大。在忽略励磁电流的情况下，根据电流互感器的工作原理可以得出：

I _次/I _初=W_初/W_次。

式中I _初、I _次—初、次级电流；

W_初、W_次—初、次级线圈匝数。

在实际运行中，当一次电流通过电流互感器的一次绕组时，要使二次绕组产生互感电动势，必须消耗一部分励磁电流I _励进行励磁，从而使得铁心产生磁通^[1-2]。由于励磁安匝I _励W_初的存在，导致电流互感器的一次安匝与二次安匝不相等，而励磁安匝来自一次安匝，即：

I _初W_初-I _励W_初=-I _次W_次。

电流互感器的主磁通由I _励产生，I _励比I _初小。在低负荷下，I _初较小，产生的I _次也较小。由于I _励仍然用来产生主磁通，相对于非低负荷下的变化不明显。这种状态下I _励相对较大，这就是低负荷下电流互感器计量误差大且比值差为负的原因。

1.3 对策

近年来，大批企业转产或开工不足，电流互感器实际运行负荷大大低于额定负荷，严重影响电能计量的准确性。针对这种情况，内蒙古电网对电流互感器计量变比的设置提出了具体要求：“最大变比应根据其所属一次设备（变压器）的额定电流或最大工作电流选择，并尽量兼顾远期（终期）、中期、近期负荷进行选取。”^[3]在电流互感器实际选型时，先根据电站实际容量规模计算最大工作电流，然后选择大于最大工作电流最近的一档电流变比作为应采用的电流互感器计量变比。例如：装机容量100 MW的风电场通过单回220 kV线路送电，最大工作电流I_max=100 000（/ 220$\sqrt 3 $）≈262 A，因此电流互感器计量绕组变比应选择300 A/5 A。如果电站未来规划中有100 MW工程，应选择拥有300 A/5 A和600 A/5 A两个变比的复变比电流互感器。

另外，在电流互感器选型时，除了要保证电流互感器的高动热稳定性，还要尽量选择S级电流互感器，以提高低负荷下计量的准确度等级，提升电能计量的准确性^[4]

2 电能表对电能计量的影响及对策

目前在电能计量工作中所用电能表全部为电子式电能表，本文仅分析低负荷下电子式电能表对电能计量的影响。

电子式电能表具有灵敏度高、性能稳定、误差小等特点，但是低负荷下也会对计量造成影响，主要体现在电能表的启动电流是否符合现场运行要求^[5]。在贸易结算关口，对计量的准确性要求尤其严格。内蒙古电网2012年下发的《关口计量装置管理办法》中明确规定：对于关口计量装置，应选择额定电流0.3 A、最大电流6 A 的电能表^[3]。又根据《JJG596—2012电子式交流电能表检定规程》，0.2S级电能表启动电流为0.3 mA^[6]。市场上0.3（6）A的关口电能表基本是由5（6）A的电能表改装而成的，其中主要是将启动电流由0.05%改为0.006%（即0.3mA），改变后可以满足额定电流为0.3 A时对启动电流的要求。

2.1 实例分析

盾安赛音光伏电站反向有功电量无法计量就是低负荷下电能表的启动电流对电能计量的影响实例。盾安赛音光伏电站从并网至2016年3月，电能表反向有功电量一直没有记数。经现场检查发现，光伏电站用网负荷一直较小，导致计量二次电流偏小；电能表启动电流设置为0.05%（2.5 mA），而实际二次电流小于2.5 mA，电能表无法启动。后将电能表启动电流改为0.006%后，电能表反向有功电量开始计量。但丢失的电量由于缺乏电量追补技术依据，追补较困难。

2.2 对策

电能表的启动和潜动特性是相互矛盾的，在强调电表灵敏度的同时，也需要考虑其抗扰性。对于这2个指标，不能只追求灵敏度，启动电流也不是越低越好，需保证环境和周围电路的电磁影响不会导致电能表误启动^[7]。

在实际运行中，应当保证电能表的启动电流符合相关规程要求，确保电能表在低负荷状态下正常运行。

3 计量回路对电能计量的影响及对策

低负荷状态下计量回路对电能计量的影响主要表现在2个方面：电流互感器的二次回路负荷，电压互感器的二次回路压降。

3.1 电流互感器二次回路负荷的影响 3.1.1 原因分析

选择1只电流互感器作为试验对象，所用标准设备为1台HL53S型标准电流互感器及1台电流负荷箱。电流负荷箱可提供多种二次回路负荷，用以模拟现场运行工况。试验在低负荷状态下进行，试验过程中负荷电流不超过20%IN。试验中负荷箱输出1 VA、3.75 VA、30 VA、60 VA二次回路负荷，在每个二次回路负荷下电流由0缓慢升至20%I_N，期间对各负荷点角差和比差值进行记录。试验温度10 ℃，湿度40%RH。

图 3、图 4分别为低负荷下电流互感器比值差及角差随二次回路负荷变化曲线。由图 3 和图 4 可知，当二次回路负荷超出3.75~30 VA 的允许范围时，比值差超过0.2%，角差超过10′，且电流负荷越小，比值差和角差的绝对值越大。

3.1.2 对策

在进行电流互感器二次回路负荷试验时，应保证二次回路负荷在电流互感器准确度等级允许的容量范围内，二次回路负荷过大或过小，均不能保证电流互感器的准确度等级，从而影响电量的准确计量。

3.2 电压互感器二次回路压降的影响 3.2.1 原因分析

电能表的瞬时功率W₁为加在其线圈上的电压U₁和流过线圈的电流I1的乘积，即W₁=U₁I₁。在计量电流回路中，线损、涡流等原因会导致计量电流回路出现一定的损耗I _损，使得电能表计量的功率为回路损耗后的功率，而用户的实际使用功率W_应应为：

W_应=U_总I _总=（U₁+U_损）（I₁+I _损）。

式中U_损—计量电压回路二次压降。

由于存在二次压降，会导致电能表计量的电量小于应计的电量。《DL/T 448—2000电能计量装置技术管理规程》中明确规定了对压降的要求：Ⅰ、Ⅱ类用于贸易结算的电能计量装置中电压互感器二次回路压降应不大于额定二次电压的0.2%；其他电能计量装置中电压互感器二次回路压降应不大于额定二次电压的0.5%，同时要求计量电压回路导线用单股硬质铜心线，且截面不得小于2.5 mm^2[8]。

3.2.2 对策

（1） 计量回路中不得接入任何与计量无关的设备和端子。对导线截面进行合理选择，在不影响接线的前提下尽量选择横截面较大的导线，以有效减小计量电压回路二次压降。

（2） 按相关规定进行压降和回路负荷试验，如发现测试数据超出合理范围，应进行回路检查，找出原因并加以解决。

4 结束语

本文探讨了低负荷状态下电流互感器、电能表、计量二次回路负荷和压降对电能计量准确性的影响，并提出相关对策。在实际工作中，应以降低低负荷下电流互感器、电能表及计量电压回路二次压降误差为目标，尽可能地提高低负荷状态下电能计量的准确性。