电压互感器装在开关场,电能表装在主控室,两者之间隔着上百米的二次电缆。这一段回路不只有电缆,还有端子箱里的端子排、熔断器或者快速自动空气开关、隔离开关辅助接点、试验接线盒,以及沿途每一个压接与转接的点。电流流过这些元件与导线,便有电压降。落到电能表端子上,电压比电压互感器出口处低一点,计量因此偏负,电量少计。
电能计量装置的综合误差由电能表误差、电流互感器合成误差、电压互感器合成误差与二次回路压降引起的误差几部分构成,现场的经验是压降引起的那一项往往是其中偏大的。原因是前三项在设备出厂与检定环节已被限定在准确度等级以内,唯独第四项取决于现场的安装与运行维护,端子松一点、回路里多挂一台设备、改一次接线,都会改变它。
这一段正是二次压降的测量对象。它的判据写在 DL/T 448-2016 里,接法与二次回路的要求写在 DL/T 825-2021 里,测量方法写在 DL/T 1517-2016 与 JJF 2041-2023 里,仪器本身由 DL/T 1152-2024 管。四份文件各管一段,混着引容易张冠李戴。
先立一个边界。电气装置验收里也有一个叫电压降的量,按线路阻抗与熔断器的额定电流折算,限值在百分之几的量级,判的是末端电压够不够用。二次回路的压降是另一回事:它是电压互感器二次端子与电能表端子两个电压之间的幅值差与相位差,判据是额定二次电压的 0.2%。两个量同名,量程与判据都不在一个量级上,选型时认错了会一路测错。
DL/T 448-2016 于 2016 年 12 月 5 日发布、2017 年 5 月 1 日实施,全部代替 DL/T 448-2000,现行有效。它的 6.1 条把运行中的电能计量装置按计量对象的重要程度和管理需要分成五类:一类是 220 千伏及以上贸易结算用、500 千伏及以上考核用,以及计量单机容量 300 兆瓦及以上发电机发电量的装置。二类是 110(66)千伏至 220 千伏贸易结算用、220 千伏至 500 千伏考核用,以及单机 100 兆瓦至 300 兆瓦发电机的装置。三类是 10 千伏至 110(66)千伏贸易结算用、10 千伏至 220 千伏考核用,以及 100 兆瓦以下发电机与厂站用电量的装置。四类是 380 伏至 10 千伏的装置,五类是 220 伏单相装置。
6.2 条先给准确度等级,接着在同一条的 b 项写下一句:电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的 0.2%。这句话没有按类别分档,五类同一条线。额定二次电压取 100 伏时,这条线对应的是 0.2 伏。相电压为 100/√3 伏的场合,对应的是 0.115 伏上下。数字很小,这正是这段回路里每一个转接的点都要算进去的原因。
还有一处容易被读漏:判据落在压降这个量上,不落在某一台设备的准确度上。换句话说,电压互感器本身的误差归误差,二次回路的压降归压降,两者不能互相抵扣,也不能合并成一个数去判合格。
不少资料里还写着一类、二类 0.2%,其它类 0.5%。追上去,这个分档出自两份已经废止的文件。
头一份是 DL/T 448-2000。它的准确度等级条款写的是:一类、二类用于贸易结算的电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的 0.2%,其它电能计量装置应不大于其额定二次电压的 0.5%。这一版已由 DL/T 448-2016 全部代替,分档随之作废。
再一份是 DL/T 825-2002。它给的允许值也是一类、二类 0.2% 额定二次电压、其它类 0.5% 额定二次电压,并且附了合成的算法:把二次回路导线引起的比差与角差合成一个百分数,角差按分计,换算系数为 2.9 乘 10 的负 4 次方。它还专门写了一句,凡仅考虑比差的计算方法均不可采用,负荷矩法即属此类。这一版已由 DL/T 825-2021 全部代替。
现行这一版 DL/T 825-2021 于 2021 年 1 月 7 日发布、2021 年 7 月 1 日实施,适用范围是电力系统电能计量装置安装接线的典型配置、接线回路要求以及安装要求。它已经不再给二次导线压降的允许值,也不再附那个合成公式。二次回路这一节的要求改成了导线颜色、端子编号、试验接线盒的接法、接地点只有一处,以及二次负荷的计算按附录 C、导线截面积的选择按附录 D。
这一改动的方向很清楚:压降的判据收归 DL/T 448-2016 一个数,安装接线这一侧则回到设计与施工阶段去控制,靠二次负荷与导线截面把压降压在判据以内。所以现场判定合格与否,看的是 DL/T 448-2016 那条 0.2%,不是哪一年的分档表。
GB/T 50063-2017 于 2017 年 1 月 21 日发布、2017 年 7 月 1 日实施,原 GB/T 50063-2008 同时废止。它的 8.2.3 条把用于测量的电压互感器二次回路允许电压降分成两档,这是本稿里很实用的一处对照。
头一档:计算机监控系统中的测量部分、常用电测量仪表以及综合保护测控装置的测量部分,二次回路电压降不应大于额定二次电压的 3%。第二档:电能计量装置的二次回路电压降不应大于额定二次电压的 0.2%。同一份设计规范里,计量回路与监控仪表回路的允许压降差着十五倍。
同条第三款给了不满足时的两条出路:电能表、指示仪表的电压回路可由电压互感器端子箱单独引接电缆。也可以把保护和自动装置与仪表回路分别接自电压互感器的不同二次绕组。两条路的思路一样,都是把计量回路从共用的那段电缆里摘出来。
配套的还有几条。8.2.2 条要求计量专用电压互感器或者专用二次绕组相应的二次回路不应接入与电能计量无关的设备,电压回路经电压互感器端子箱直接引接至试验接线盒。8.2.4 条按电压等级与计量点的位置分别规定:35 千伏以上贸易结算用的电压互感器二次回路,不应装设隔离开关辅助接点,但可装设快速自动空气开关。35 千伏及以下、计量点在用户侧的,应不装设隔离开关辅助接点和快速自动空气开关等,计量点在电力企业变电站侧的可装设快速自动空气开关。8.2.5 条给电缆芯线截面:计量回路不应小于 4 平方毫米,其它测量回路不应小于 2.5 平方毫米。
表1 二次压降限值的现行判据与已废止分档
| 口径 | 限值 | 出处 | 状态 |
|---|---|---|---|
| 电能计量装置,五类统一 | 不大于额定二次电压的 0.2% | DL/T 448-2016 6.2 b) | 现行 |
| 计量回路,设计侧 | 不应大于额定二次电压的 0.2% | GB/T 50063-2017 8.2.3 | 现行 |
| 监控与仪表回路,设计侧 | 不应大于额定二次电压的 3% | GB/T 50063-2017 8.2.3 | 现行 |
| 一类二类 0.2%、其它类 0.5% | 分档 | DL/T 448-2000 | 已废止 |
| 一类二类 0.2%、其它类 0.5% | 分档,另附比差角差合成式 | DL/T 825-2002 | 已废止 |
二次压降测的不是某一处的电压,是两处电压之差。一处是电压互感器二次端子,现场叫始端,另一处是电能表的电压端子,叫末端。差里含两个数:幅值差与相位差。
接线因此必须同时在两端取电压。始端在电压互感器端子箱,末端在电能表屏,两端之间要有一条通路把参考电压送过去。DL/T 1152-2024 的适用范围写明,本文件适用于采用有线测量方式和无线测量方式的压降测试仪。两种方式的差别落在参考电压怎么过去:有线方式靠临时施放的测试电缆把始端的电压引到末端,无线方式靠两端的时钟同步与相位基准各自采样再对传。
方法这一层由 DL/T 1517-2016 管。它于 2016 年 1 月 7 日发布、2016 年 6 月 1 日实施,现行有效,规定了二次回路压降及二次负荷的术语和定义、测试项目、测试方法及测试结果表达,适用于运行中的互感器二次回路压降及二次负荷的初次测试与后续测试。JJF 2041-2023 于 2023 年 6 月 30 日发布、2023 年 12 月 30 日实施,同样现行,规定了运行条件下电压互感器二次回路压降以及电压互感器、电流互感器二次负荷的现场测试方法,并引用 DL/T 1517-2016。
两端测差这件事有一个硬前提:两端必须是同一时刻的电压。有线方式下,测试电缆本身有电阻,会在参考电压通道上再添一份压降,所以电缆的导通与绝缘要在接上去之前查清,无线方式下,两端时钟不一致,相位差里会混进时间差。哪一种方式出问题,读出来的数都不再是回路的真实压降。
有线方式下,测试电缆是测量回路的一部分,不是附件。它的长度要覆盖从端子箱到电能表屏的实测距离,芯线要带屏蔽,屏蔽层的接法与前一段讲的二次回路要求一致。电缆自身有电阻,会在参考电压通道上再添一份压降,因此测完之后要用仪器自带的修正功能或者人工把这一份扣掉,否则读数偏大。
现场的做法分两种。带电测试是电压互感器在运行状态下测:临时施放一条测试电缆,把端子箱侧的电压引到主控室电能表屏处,两端电压同时接入压降测试仪。停电测试是电压互感器停电,在端子箱处断开计量二次回路,取下熔断器或断开小空开,用三相电源箱给计量二次回路加模拟运行电压,接线与带电测试相同。
停电测试有三条约束,现场作业指导书里写得明白。所加模拟运行电压不得超过额定二次电压的 1.1 倍,以免二次设备受损。要分清回路断点的两侧,切勿把电压加到电压互感器二次绕组那一侧造成倒送电。测试时二次回路的负载应与正常运行时相同,否则测到的是另一个工况。
接线之前有几项检查,省哪一项都可能把测试变成事故。用兆欧表或万用表检查测试电缆各相导线之间、各相导线对屏蔽层之间的绝缘。把电缆一端的线头短接,从另一头测线间电阻,确认导通。检查封铅与防止非授权人员改变接线的措施是否完好。确认测试仪电量。施放电缆时不得用力抖动,防止电缆抛起碰触高压设备。
接的顺序也有讲究:先把测试电缆接到测试仪,再逐相接电能表接线盒的电压端子。然后把接电压互感器二次端子的电缆头逐相接到电压互感器二次端子,且应接在电压互感器二次引出线所连接的头一组端子处。有一个实用的做法是在熔断器或小空开后面先测一次,再在其前面测一次。万一测试电缆绝缘有问题,熔断器能起保护。两次结果摆在一起,还能看出熔断器或小空开的接触是否良好。
表2 带电测试与停电测试的前提与约束
| 项 | 带电测试 | 停电测试 |
|---|---|---|
| 电压互感器状态 | 运行 | 停电,计量二次回路已断开 |
| 电压来源 | 运行电压 | 三相电源箱加模拟运行电压 |
| 电压上限 | 额定二次电压 | 不超过额定二次电压的 1.1 倍 |
| 负载条件 | 实际负载 | 应与正常运行时相同 |
| 另一类风险 | 二次回路短路与接地 | 误加至二次绕组侧造成倒送电 |
接线方式由系统中性点的接地方式决定,现场拿到图纸时往往先看这一项。DL/T 448-2016 的 6.3 条写得很直接:接入中性点绝缘系统的电能计量装置,应采用三相三线有功、无功或多功能电能表。接入非中性点绝缘系统的,应采用三相四线。同一条还规定,接入中性点绝缘系统的电压互感器,35 千伏及以上的宜采用 Yy 方式接线,35 千伏以下的宜采用 V/v 方式接线。接入非中性点绝缘系统的宜采用 Y0y0 方式接线,其一次侧接地方式和系统接地方式相一致。
现场接拆的顺序按这个分。三相四线先接中性线再接 A、B、C 三相,三相三线先接 B 相再接 A、C 相。拆除时反过来,三相四线先拆 A、B、C 三相,后拆中性线。顺序的意义是先建立参考电位再接相线,防止交流短路和接地。
电压互感器二次回路不能短路,这条是现场的红线。技能考核的评分表里,作业过程中发生电压二次回路短路或接地,是直接取消考核的项。测试结束拆线时,先把仪器的相别开关置于关的位置,再按上面的顺序拆。表计与联合接线盒拆完之后要加封,并检查封铅确已压接正确。
接地这件事与压降读数直接相关。DL/T 825-2021 的二次回路条款要求:电压互感器及高压电流互感器二次回路均应只有一处可靠接地。高压电流互感器应将互感器二次尾端与外壳直接接地,Yy 接线电压互感器应在中性点处接地,Vv 接线电压互感器应在 V 相接地。GB/T 50063-2017 的 8.2.6 条写法略有差别:电压互感器的二次绕组应有一个接地点,星形接线的主二次绕组采用中性点一点接地,V 形接线的主二次绕组采用 B 相一点接地。两处对 V 形接法的相别叫法不同,一个是 V 相,一个是 B 相,指的是同一个接地点所在的那一相。
为什么接地点多了压降读数会变:两处接地,地中电流会在两个接地点之间造出电位差,这个电位差被计入两端电压之差,测出来的数便不再是导线与接点的贡献,而是掺进了一个随运行方式变化的分量。这种数没法与上一次比,也没法与判据比。
长电缆的屏蔽层处理也是同一类问题。现场通常要求电缆首端、中端以及末端的保护层金属部分都可靠接地,用来屏蔽外磁场感生的电势。这一条在压降测试里尤其要紧,因为感生电势与压降同相位叠加,读出来的数会偏大。
压降与二次负荷是一件事的两面。回路阻抗定了,负荷电流越大压降越大,负荷电流定了,阻抗越大压降越大。DL/T 1517-2016 把二次压降与二次负荷放在一起写,正是这层关系。DL/T 448-2016 的 8.3 条也把两者绑在一起:二次回路负荷超过互感器额定二次负荷,或者二次回路电压降超差,都要及时查明原因。
设计与施工这一侧,DL/T 825-2021 给了两条去处:电压互感器实际二次负荷在不同接线方式下有不同的计算方法,按附录 C。电压及电流互感器二次回路导线截面积,按附录 D 选择。GB/T 50063-2017 的 8.2.5 条给的是下限值,计量回路电缆芯线截面不应小于 4 平方毫米,其它测量回路不应小于 2.5 平方毫米。8.1.5 条对电流回路另有规定,二次电流为 5 安时电缆芯线不宜小于 4 平方毫米,为 1 安时不宜小于 2.5 平方毫米,计量回路不应小于 4 平方毫米。已废止的 DL/T 448-2000 也是同一思路,电压二次回路的连接导线截面积按允许的电压降计算确定,至少不小于 2.5 平方毫米。
压降超了之后的治理,现场常用的做法有三类:降低回路阻抗,包括加粗导线、减少转接的接点、处理端子锈蚀。减小回路电流,包括改接专用二次绕组、把与计量无关的设备从回路里摘出去。第三类是加装补偿装置。选哪一类取决于超差的分量落在哪一环,这也是测试报告要同时给出幅值差与相位差的原因。
表3 二次回路相关量的出处与取值
| 量 | 取值或做法 | 出处 |
|---|---|---|
| 计量回路电缆芯线截面 | 不应小于 4 平方毫米 | GB/T 50063-2017 8.2.5 |
| 其它测量回路芯线截面 | 不应小于 2.5 平方毫米 | GB/T 50063-2017 8.2.5 |
| 电压互感器实际二次负荷 | 按接线方式计算 | DL/T 825-2021 附录 C |
| 二次回路导线截面积 | 按选择方法确定 | DL/T 825-2021 附录 D |
| 计量专用二次回路 | 不应接入与计量无关的设备 | GB/T 50063-2017 8.2.2 |
时间这一层也分几处写。DL/T 1517-2016 的适用范围给了测试的两种身份:运行中的互感器二次回路压降及二次负荷的初次测试与后续测试。初次测试对应投运与改造后的那一次,后续测试对应之后的历次。
周期写在 DL/T 448-2016 的 8.3 条。i 项要求运行中的电压互感器,其二次回路电压降引起的误差应定期检测,其中 35 千伏及以上电压互感器二次回路电压降引起的误差,宜每两年检测一次。j 项要求当二次回路及其负荷变动时,应及时进行现场检验。当二次回路负荷超过互感器额定二次负荷或二次回路电压降超差时,应及时查明原因,并在一个月内处理。e 项则要求新投运或改造后的一类、二类、三类电能计量装置,应在带负荷运行一个月内进行头一次现场检验。同一条 k 项还给了互感器本体的周期:高压电磁式电压、电流互感器宜每 10 年现场检验一次,高压电容式电压互感器宜每 4 年现场检验一次。
测试报告要记什么,DL/T 1517-2016 归在测试结果表达这一项里。落到现场的记录表上,通常要有测试的日期与时刻、电压互感器的编号与安装位置、始端与末端的电压读数、幅值差与相位差、当时的二次负荷,以及测试时的运行方式。二次负荷这一项尤其不能省,压降随负荷变化,缺了它,两次测试数据之间便无从比对。
把这几条排在一起看,压降的周期比互感器本体短得多。原因是压降的来源大多是可变的:端子会松,接点会氧化,熔断器与小空开的接触电阻还会随操作次数变化,回路里多挂一台设备也会改写负荷。这些变化不会等十年。
仪器这一层的依据链是清楚的。DL/T 1152-2024 于 2024 年 12 月 25 日发布、2025 年 6 月 25 日实施,代替 DL/T 1152-2012,规定了互感器二次回路压降及负荷测试仪的技术要求、试验方法、检验规则以及标识、包装、运输、贮存等要求,适用于采用有线测量方式和无线测量方式的压降测试仪。校准依据 JJF 1619-2017。方法依据 JJF 2041-2023 与 DL/T 1517-2016。
落到选型上,有四条判据值得先问清楚。
头一条是测量方式。现场用的是有线还是无线,决定了参考电压怎么从始端送到末端,也决定了要配什么附件:有线方式要配足够长且屏蔽良好的测试电缆,无线方式要确认两端时钟同步的能力与现场的电磁环境。DL/T 1152-2024 把两种方式都收进适用范围,选型时要把自己用的那一种写清楚。
第二条是输出。判据虽然是压降一个数,但回路里既有熔断器、空开、端子这类阻性元件,也有电缆的分布参数,只出一个合成数,事后分不清压降落在哪一段。能同时给出幅值差与相位差的仪器,复核时才追得回去。
第三条是校准。按 JJF 1619-2017 出校准证书,且在校准有效期内。这一条与 DL/T 448-2016 的 8.3 条关于计量器具要在检定周期有效期内的要求是一路的。
第四条是量程与不确定度。额定二次电压 100 伏那一档要覆盖得住,仪器自身引入的不确定度则要远小于 0.2%。判据只有 0.2%,仪器如果与判据同量级,测出来的数不足以支撑合格判定。
还有一条纪律值得单独说:不要把低压电气装置的线路压降功能当成二次压降测量。前者按线路阻抗与熔断器的额定电流折算,限值在百分之几的量级。后者是两端电压的幅值差与相位差,判据是 0.2%。两者同名,量程、算法、判据全不在一处,拿前者的仪器去判后者的合格,测出来的数没有意义。
表4 压降测试仪的选型判据与出处
| 判据 | 要问清楚什么 | 出处 |
|---|---|---|
| 测量方式 | 有线还是无线,参考电压如何传递 | DL/T 1152-2024 适用范围 |
| 输出量 | 能否同时给出幅值差与相位差 | DL/T 1517-2016 测试结果表达 |
| 校准 | 按哪一版规范出证,是否在有效期 | JJF 1619-2017 |
| 量程与不确定度 | 是否覆盖 100 伏档,不确定度是否远小于 0.2% | DL/T 448-2016 6.2 b) |
在北京康高特(KGT)的电力检测服务里,二次回路压降属于电能计量装置的周期检测项,与电压互感器误差、二次负荷、电能表现场检验排在同一次作业中做,流程是需求摸排、方案定制、现场实施、数据研判、整改建议以及跟踪复查。周期按 DL/T 448-2016 与 DL/T 1664-2016 排,方法按 DL/T 1517-2016 与 JJF 2041-2023 走,仪器按 DL/T 1152-2024 选型、按 JJF 1619-2017 校准,判据回到 DL/T 448-2016 那一个 0.2%。
结语:一个数,两处点
回到题目。电压互感器的二次压降,判据只有一个数,额定二次电压的 0.2%,出自 DL/T 448-2016 的 6.2 条,五类不分档。那个 0.5% 是 DL/T 448-2000 与 DL/T 825-2002 的分档口径,两版都已废止。接线要落在两处点上,始端是电压互感器二次端子,末端是电能表电压端子,测的是两处电压之差,含幅值差与相位差。方式分有线与无线,前提分带电与停电,接拆顺序按三相四线与三相三线分别定,接地点只有一处。周期上,35 千伏及以上宜每两年一次,回路或负荷变动时及时补测,超差在一个月内处理。
这三处对上了,测出来的数才可复核、可与上一次比、可与判据比。