貫穿電子式電能表

電能表是電能計量的儀表，正確計量電量使電能計量準確、公平、公正十分重要，它直接影響到發、供、用三方的經濟利益。由于它的應用面大量廣，除要求安全可靠、性能穩定外，提高計量性能減少自身電量損耗、防止電力用戶私自改動接線、降低計量成本、安裝使用維護方便成為從業人員關注的重點。

　　1 電能表的現狀

　　目前，使用的電能表在低電壓（0.5 kV）和小電流（< 40 A）的情況下，電能表可直接接入電路進行測量,而在大電流或高電壓的情況下，電能表不能直接接入線路，需配合電流互感器或電流、電壓互感器使用。對于直接接入線路的電能表，要根據負載電壓和電流選擇合適的規格，使電能表的額定電壓和額定電流，等于或稍大于負載的電壓或電流。另外，負載的用電量要在電能表額定值的10%以上，否則，引起計量誤差超標造成線損增大。由于機械式電能表、電子式電能表結構的原因，使用一段時間后，電能表誤差會逐漸變化，所以供電部門規定每五年對電能表輪校一次，否則誤差會增大，造成電量損失。傳統的機械式電能表、電子式電能表是將負載導線接入或負載導線通過電流互感器轉換的二次電流，接入電能表尾部的端子盒，通過端子盒內的錳銅電阻進行采樣，長時間使用后易出現接點接觸電阻增大而引起誤差增加，嚴重時會出現“燒表尾”和防竊電困難。另外，電能表的電流實際工作范圍，特別是戶用電能表大多工作在額定工作電流的30%以下，處于低負荷運行狀態，這時的計量誤差大多偏負，經常出現總表計量電量大于分表計量電量的現象。為解決電能表存在的上述問題，具有寬負載、防竊電、節能降損、不用配互感器的貫穿電子式電能表，提高了高供低計、低供低計供電方式的電能計量性能，使電能計量更加準確、運行更為可靠。

　　2 的工作原理及結構

　　近年來，電子式電能表因其有較好的線性度和穩定度，具有功耗小，電壓和頻率響應速度快，測量精度高等優點被電力系統廣泛應用。更是利用了電子式電能表的特點，并針對電子式電能表的不足之處，對電流輸入回路進行了改革，即“表尾”部分進行了改革。正是由于這種改革，解決了普通電子式電能表解決不了的問題，使電子式電能表的特性更為*。與普通電子式電能表的基本原理相同，是在功率表的基礎上發展起來的，也是采用乘法器實現對功率的測量。同普通電子式電能表一樣，必須有電壓和電流輸入電路。上百伏的（100~220 V）的被測電壓經電阻分壓器或電壓互感器轉變為等效的小電壓信號，方可送入乘法器。幾十安乃至上百安的交流電流值，要將其轉變為等效的小信號交流電壓（或電流），才能進行測量。與普通電子式電能表的電壓輸入電路原理*相同，電流輸入電路不同于普通電子式電能表，它不用錳銅電阻片進行分流，而是采用特殊設計的大變比小電流電磁式電流互感器，替代錳銅電阻分流電阻Rs，作為電能表的電流輸入回路。它zui大優點是被測電能的主回路與二次回路、電壓和電流回路可以隔離，并可提高電能表的抗*力。其原理圖如圖1所示。

 

　　電流輸入回路采用特殊設計的大變比小電流電磁式電流互感器，替代錳銅分流電阻，作為電能表的電流輸入回路。它zui大優點是被測電能的主回路與二次回路、電壓和電流回路可以隔離，并可提高電能表的抗*力。其電器原理圖如圖2所示。

 

　　i（t） = kiiT（t）

　　式中 i （t）——流過電能表主回路的電流；

　　　　iT（t）——流過電流互感器二次測的電流；

　　　　ki——電流互感器的變比。

　　u（t） = i（t）RL = RL

　　式中 u（t）——送入電能計量單元的電流等效電壓；

　　RL——負載電阻。

　　應用了貫穿式互感器作為電流輸入回路，被測電流穿過特殊設計的大變比小電流互感器，把幾十安乃至幾百安的交流電流變換成毫安級的電流送入乘法器，作為可供電能計量的標準信號。它是電能表與被測電路的接口，也就是俗稱的電能表的“表尾”，由于應用了貫穿式互感器替代了錳銅電阻分流器，改變了被測回路的接入方式，電流輸入原理的不同使與傳統的電能表的結構發生了變化（見圖3）。它沒有俗稱“標尾”的接線盒，只有被測線路穿線孔，單相表有兩個孔；三相三線表有三個孔 ；三相四線表有四個孔。每個孔內有一個尖錐螺栓，孔內設有電流采樣的貫穿式電流互感器，互感器的二次接入電能計量單元，電壓輸入回路的電壓信號，則由穿透負荷導線絕緣層的鎖定螺栓，通過螺栓固定嵌件接入計量單元。接入的采樣電流、電壓信號通過電能計量芯片轉換成與所計量負荷電流、電壓成正比的脈沖輸出，驅動計數器（或LCD、LED）顯示電量或配合微機進行集中抄表，結構簡單可靠。

　　3 的特點

　　結構的變化、電流輸入方式的不同改變了電能表的結構，同時補足了普通電子式電能表的缺點，使得性能更為*。電流互感器采用了特殊的磁性材料，通過合理設計，使互感器在額定工作電流0.005 Ib至12 Ib的電流范圍內誤差曲線平直，誤差的線性度非常好，保證了的寬負載計量特性，產品通過了山東省計量科學研究院的的形式評價，誤差曲線圖見圖4。

 

　　在（0.05~12） Ib電流范圍內誤差幾乎不變，線性度非常好，近乎一條直線，整個范圍內誤差不超0.5%，而且，功率因數分別為1.0、 0.8（C）、 0.5（L）時誤差變化很小，不超 0.1%，充分展示出了優良的寬負載特性。經過合理調整誤差曲線可以調在零附近，提高的計量精度變得非常簡單。使在額定工作電流至12倍的額定工作電流范圍內，誤差曲線平直，滿足標稱精度的要求。利用貫穿式電流互感器作為電能表的電流輸入單元進行電流采樣，替代錳銅電阻分流器的電流輸入單元，使得負載導線不用斷開進行觸點式連接，而是貫穿電能表的穿線孔既可進行電能計量。這一*設計減少了電流回路多個接點，即決定了除具有普通電子式電能表的特點外，還有許多有利于電能計量的優點。

　　負載導線貫穿電能表，電流回路無接點。運行電流取決于負載導線截面，不“燒表尾”。延長了電能表的使用壽命，并可有效防止短接電能表電流回路、斷開電能表電壓回路的竊電現象。

　　不用配互感器、電量直讀。不但減少投資，減少二次回路接點，從而減少了人為的計量誤差，避免人為造成電量損失及配互感器帶來的計量死角段、偏負段引起的漏計電量問題，降損效果明顯，并有效地避免了錯變比、錯接線、錯匝數等多種漏記電量和竊電手段的實施。

　　靈敏度高誤差曲線特性好。啟動電流Iq小，無計量死角，實踐證明，與普通電子式電能表誤差相同的情況下，比普通電子式電能表多計1.5%~2%的電量，減少了因電能表的計量性能引起的漏計電量，提高了計量性能。

　　寬負載。從額定電流0.5Ib至12Ib的電流范圍內，誤差曲線平直，優于國標精度要求。有利于提高電能表的計量精度，12倍的負載寬度是目前高水平。

　　接線無方向，無相序要求。電量計數器均為正轉，避免人為引起粗大誤差又可有效防止電表“倒轉”，也是防竊電的有效措施。

　　節能。電流取樣回路幾乎無功耗，與普通電子電能表相比，每支單相表年節電約2.8 kWh。三相表年節電約8.4 kWh。若用每年可節省大量電量損耗，從而節省計量成本。

　　防震、防水、防干擾、防過電壓、過電流性能好，誤差穩定免修調，可戶外應用。

　　有脈沖輸出接口，可用于集抄。