电能计量装置分类及计量方式

阿杰

电能表是电力企业中使用普遍的电测仪表。应用上分为：广大用电户使用和电业部门自身使用。自全国主要城市(乡镇)推广普及“一户一表”及大部分农村电网经过改造后，电能表的拥有量直线上升。
　　电能表(以下称电表)不同于其他电测仪表，是《计量法》规定的强制检定贸易结算的计量器具。随着我国电力事业的发展，电业部门本身的重要经济指标如发电量、供电量、售电量、线损等电能计量装置(以下称计量装置)，也日益增多。
装置分类
　　现行有关规程规定，运行中的计量装置按其所计量电能多少和计量对象的重要性分为5类。
　　Ⅰ类：月平均用电量500万kW及以上或受电变压器容量为10MVA以上的高压计费用户；200MW及以上的发电机(发电量)、跨省(市)高压电网经营企业之间的互馈电量交换点，省级电网经营与市(县)供电企业的供电关口计电量点的计量装置。
　　Ⅱ类：月平均用电量100万kW及以上或受电变压器容量为2MVA及以上高压计费用户，100MW及以上发电机(发电量)供电企业之间的电量交换点的计量装置。
　　Ⅲ类：月平均用电量10万kW及以上或受电变压器容量315kVA及以上计费用户，100MW以上发电机(发电量)、发电厂(大型变电所)厂用电、所用电和供电企业内部用于承包考核的计量点，考核有功电量平衡的100kV及以上的送电线路计量装置。
　　Ⅳ类：用电负荷容量为315kVA以下的计费用户，发供电企业内部经济指标分析，考核用的计量装置。
　　Ⅴ类：单相供电的电力用户计费用的计量装置(住宅小区照明用电)。
　　计量方式
　　我国目前高压输电的电压等级分为500(330)、220和110kV。配置给大用户的电压等级为110、35、10kV，配置给广大中小用户(居民照明)的电压为三相四线380、220V，独户居民照明用电为单相220V。
供电局对各种用户计量方式有3种：
　　(1)高压供电，高压侧计量(简称高供高计)
　　指我国城乡普遍使用的国家电压标准10kV及以上的高压供电系统，须经高压电压互感器(PT)、高压电流互感器(CT)计时。电表额定电压：3×100V(三相三线三元件)或3×100/57.7V(三相四线三元件)，额定电流：1(2)、1.5(6)、3(6)A。计算用电量须乘高压PT、CT倍率。10kV/630kVA受电变压器及以上的大用户为高供高计。
　　(2)高压供电，低压侧计量(简称高供低计)
　　指35、10kV及以上供电系统。有专用配电变压器的大用户，须经低压电流互感器(CT)计量。电表额定电压3×380V(三相三线二元件)或3×380/220V(三相四线三元件)。额定电流1.5(6)、3(6)、2.5(10)A。计算用电量须乘以低压CT倍率。10kV受电变压器500kVA及以下为高供低计。
　　(3)低压供电，低压计量(简称低供低计)
　　指城乡普遍使用，经10kV公用配电变压器供电用户。电表额定电压：单相220V(居民用电)，3×380V/220V(居民小区及中小动力和较大照明用电)，额定电流：5(20)、5(30)、10(40)、15(60)、20(80)和30(100)A用电量直接从电表内读出。10kV受电变压器100kVA及以下为低供低计。
　　低压三相四线制计量方式中，也可以用3只单相电表来计量，用电量是3只单相电表之和。
　　为达到正确计量，高压计量装置要根据电力系统主接线的运行方式配置。如为了提高供电可靠性，城乡普遍使用的10kV配电系统，是采用中心点不接地运行方式，应配置三相三线二元件电表。为了节约投资和金属材料，我国500、220kV的跨省(市)高压输电系统，目前普遍使用自耦式降压变压器，是中心点直接接地运行方式，应配置三相四线三元件电表。城乡普遍使用的低压电网是带有零线的三相四线制供电，要供单相照明(220V)、三相动力(380V)，同时用电，同时计量的应配置的三相四线三元件电表以防止漏计。一般居民生活照明用电配置单相电表。
　　功能介绍
　　电表除分单相、三相外，还有有功表、无功表之分。目前制作精度分为：0.5、1.0和2.0级。
我国目前还普遍使用的感应式电表，已沿用百年历史以上。功能单一、精度低、磨损件多，已不适应电力事业迅速发展的管理需要。
城市扩大，表数量多，再用人工抄表，显然落伍。因此，不论单相、三相电表内要有专用接口的集抄功能。为了充分利用电网低谷电源，现在不但工矿企业实行峰谷电价，大城市居民生活用电也已实行峰谷电价，实践证明，优惠殷实。
浙江电网居民生活用电，高峰电价比平时电价高出3分(0.56元/kW·h)，而谷电价只是峰电价的50％(0.28元/kW·h)，很受居民欢迎。
　　市区大量居民申请装峰谷表，两年来，全省主要城市已发展13万户，只能分处实施。因此表内要有分段记时功能。所有用电户，在消耗有功功率同时也在消耗无功功率。而无功功率消耗多少和发供电企业的设备利用率紧密相关，因此大用户在计量中必须实行功率因数调整电费等。
　　近年来，由于微电子技术发展快，电子式(静止式)电表应运而生。由于功能多、精度高、无磨损、寿命长、免维修等优点，受到供电局欢迎，已大规模普遍使用。
　　国产高精度多功能三相电子式电表，已具有正确计量，反相有功、无功电量(1只表可当4只表用)、还有最大需量、多费率、测量功率因数等功能。辅助功能有年、月、日、时间，光电隔离数据传输接口(RS485)和远方抄表脉冲输出接口，三相电压，相序指示等。
　　管理及其他
　　关于电表的制作、检测，国家有一套严格、详细的标准。但计量装置的正确运行反映在现场。所以现场周期检定(轮换、抽检、现场比对)，就显得十分必要。根据有关规程，为保证计量装置现场正确运行，新投运、改造后的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类高压计量装置应在1个月内进行首次现场试验。Ⅰ类电表至少3个月，Ⅱ类电表至少6个月，Ⅲ类电表至少每年现场检验(比对)1次。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ高电表三四年，Ⅴ类电表4～6年要开展周期轮换。
　　Ⅴ类电表数量大，装置面广，以前规程规定每5年轮换1次，由于工作量太大，绝大多数供电企业做不到，每年的电量不明损失可观。现在电表骤增，按新规程，可以抽检。采取同一厂家，型号的单相电子式电表，可按上述轮换周期，到期抽检10％，如达到技术要求，则其他类型电表，允许再延长使用１年。待第2年再抽检，不满足技术要求时，要全部轮换。
　　计量装置是由电表、CT和RT二次接线等组成，这些相关计量器具也应正确安装按期检查。
　　特别提示：
　　(1)正确理解电表容量
　　现广泛使用宽容量电表，目的是为了改善电表超过铭牌标定电流数倍仍能正确计量，提高电表过载能力。但在实际配置中忽略标定电流和最大电流的概念(括号内为最大电流)。以前用无宽容量电表时，在设计中允许电表短时过载1.5倍电流。虽然现在有2倍、4倍甚至6倍宽容量电表，但在配置电表时，按最大电流配表是不妥的。如用户申请用电容量为三相10kW，配置三相20A非宽容量电表，在实际使用中，短时超过50%负荷时，电表还在设计允许范围内运行。 而配置三相5(20)A宽容量电表时，其最大负载电流只允许20A。如再过载或电动机经常起动时就有可能烧表。现各地已发生多起配表不当而发生烧表事件。正确配置应按最大电流的50%配表，以防烧表。用户负荷电流为50A以上时，宜采用经低压CT接入式的接线方式配表。
　　(2)电子式电表不允许过载运行
　　用脉冲转换机械计度器计量的各种电子式电表，绝不能允许严重过载运行。否则即使不发生烧表，也会发生少计电量。因为经光电输出的脉冲是一个占空为50%的方波，按步进方式推动计度器齿轮计度。严重过载时会造成“脉冲重叠，步进乱套”而造成少计电量，且一时很难发现。