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电流隔离型三相电能表检定装置的原理与应用 |
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| 电流隔离型三相电能表检定装置的原理与应用 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2009-5-17 16:15:24  |
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1.前言
对于传统的低压直接接入式三相电能表，内部电压和电流线圈的同名端是通过一个挂钩短接在一起的，该挂钩的设置目的是为了实现多块表的同时检定；如果在多块表接入同一电流、电压回路，不脱挂钩的等效原理图如图一所示，由于后面表只的电压回路电流在前面表的电流回路上形成了一个电压降，造成每只表的电压线圈不等电位，同时由于电压线圈的电流也使每个表位的电流回路不等电流，从而无法实现多表位单回路检定。
由于电压挂钩的存在给电能表的生产、检验和使用均带来了一定的影响，特别是在检验过程中需要校前松开挂钩，校验完成后闭合挂钩，而一旦忘记闭合挂钩或接触不好，就使得表计安装到现场后无法正确计量，造成计量事故或电量损失；再者对于一些在现场发现问题不便拆封的电能表的仲裁，也无法实现多表位的同时检测，只能单只表进行检测，同时电压挂钩的存存地也给防窃电管理工作带来了一定的困难，挂钩的人为松动或由于其它原因的接触不良均会给电能计量带来损失。
而对于近年来兴起的电子式电能表，其工作原理是通过电压、电流取样送到专用的电能计量芯片中进行电能计算和累计，电压取样可以分为变压器取样和电阻分压两种方法，电流取样可以分为电流互感器取样和锰铜电流分流器两种方法；电压采用电阻采样、电流采用分流器是一种最为经济、可靠、准确度高的取样方法，但是这种取样无法电压电流的隔离，也既无法设置挂钩，给电子式电能表的进一步展带来了定的制约。
欧美的大多数居民用户多以三相直接接入式电能表为主，而近年来的发展多以电子式电能表取代传统的感应式电能表，并且在电表厂设计、电力公司采购过程中明确规定电压、电流回路外部不设挂钩，采用内连接的方式，而国内某些地区如上海也已实现了三相直接接入式电能表不设外部挂钩的试点试验工作。
图一、电能表不脱钩接入的等效原理图
从上述情况可以看出，传统的三相电能表检定装置已不能满足新的市场和用户需求，而电能表的发展方向也朝着电子化、内连接的方向发展；因此需要一种新型的电能表检定装置能够实现三相电能表的不脱钩校验，也即保证多块电能表挂接接入时，保证每块电能表的电压回路等电位，电流回路等电流；可喜的是，国内目前已出现的相关的产品，以郑州三晖电气有限公司等为代表的电能表检定装置生产厂家已研制出了新一代的电流隔离型的三相等电位电能表检定装置，并且在国内外取得了一定的应用和推广；我局于2006年进行计量中心的组建过程中，考虑到未来技术的发展和实际管理的需求，订购了两台DZ603-12三相电流隔离型等电位电能表检定装置，在装置的生产、验收和使用过程中，对该装置取得了进一步的了解和认识，现做以总结，以供交流。
2.电流隔离型电能表检定装置的工作原理
单相电能表检定装置的多表位不脱钩校验是通过增加电压隔离互感器实现的，但在三相电能表检定装置中，是无法采用电压隔离的，如下图二所示，由于有电压公共端的存在，电压无法实现完全隔离，以一号表的A相电压元件为例，施加的隔离电压Ua1又通过Rai1、Rau2、Rcu2、Rci1、Rcu1构成了分流回路。因此，三相电能表多表位不脱钩校验的唯一解决办法是通过电流隔离，其电原理如图三所示，在每一表位的电流回路设置一组三相1：1的电流隔离互感器，通过电流隔离实现每表位的等电位。
图二、三相表电压隔离的等效原理图
图三、三相电能表电流隔离原理
3.装置的技术特点
如上所述，三相电流隔离等电位电能表检定装置与传统三相电能表检定装置的最大不同是增加了电流隔离互感器，但也不是简单的增加普通的互感器，装置针对增加互感器后进行了全面的针对性的技术设计，装置的技术特点主要体现在以下几个方面：
3.1 高精度的电流互感器
依据相关的标准和规程要求，0.1级的装置要配备0.01级的互感器，并且互感器的电流范围和负载范围均要求非常宽，要满足装置需求，电流范围至少要做到0.1A~100A，负载范围从0.1VA~30VA，传统的互感器是无法实现这样的要求的，DZ603三相电流隔离等电位电能表检定装置采用有源电子补偿式电流互感器，通过专用的误差检测和补偿回路，实现了高精度、宽范围的电流互感器，达到了上述的基本要求。
3.2全面互感器保护措施
电流互感器二次开路可能造成互感器损坏，二次过载则使准确度丧失，而在装置的使用过程中这两种现象是不可避免的，DZ603装置采用了全面的防护和保护措施，互感器设置了专门的防二次开路保护单元，能够在二次开路或过载时时自动保护，并且有声光报警指示相应的故障表位或相别，能够依据指示做出相应的处理，方便使用。
3.3更大的电流输出功率
由于电流互感器的存在，电流需要更大的输出功率以适应每个互感器每个表位二次端均能输出不小于30VA的功率，加上互感器本身的损耗和线路损耗，电流的输出功率要至少保证每个表位50VA，16表位的DZ603电源最大输出功率达1000VA每相，确保足够的带载能力。
3.4结构进行针对性的设计
由于互感器不可能距离挂表座太远，装置的结构也进行了适应性的布局设计，以保证二次线路损耗最小，能够提供更大的外部输出。
3.5测方式的适应必改进
由于每个表位均有电流互感器，除了互感器要进行单独的检测以外，在对装置综合误差测试时，也要对每个表位进行综合误差的测试，以保证各个表位的误差一致性；由于电流隔离互感器不像电压隔离互感器那样共用一个初级和铁芯，不存在不同表位的负荷差异影响。4.装置的测试结果
装置在生产完成后，我们进行了厂验，由于与传统的装置有所不同，本次厂验的内容也相当的详细，针对装置的各项功能指标进行了全面的测试，对于多功能的实现和计算机软件的适应性也进行了考核，特别是针对电流互感器的准确度、带载能力进行了试验与测试，通过实地测试，该款装置的电流互感器的相关指标还是能够保证0.1级装置的需求的，针对带不同电流范围的电能表进行了对比性的测试，互感器也能够适应不同电流范围的电能表，当输出电流小至100mA时，互感器后的综合误差还能保持在0.05以内，能够满足检定经互感器接入的1.5(6)A的电能表的小电流的输出要求。
5.装置的使用情况
该装置于2006年10月份交货，目前已安装到位，调试完毕，投入生产运行，在期间我们又对该装置进行了测试与试验，通过测试表明电流互感器的可靠性高，误差稳定，对于开路或过载也能自动报警保护，在具体使用过程中，由于不用再断开电压挂钩，简化了检定过程，提高了生产效率，同时也杜绝了电压挂钩忘挂或接触不好的事情发生，对于传统的电能表检定方式，无异于是一场革新，同时也为将来使用和检定内连接式电能表打下了基础。
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