浅议非线性负荷对计量的影响及治理

摘要：随着国家工业的高速发展，非线性负荷越来越多，这些负荷对电网运行造成冲击，甚至影响电网的稳定性，同时会危害电力设备的正常运行，非线性冲击负荷对电能计量的影响更大。本文分析了非线性负荷对电能计量产生的影响，并提出了针对非线性负荷的有效解决方法和公平、公正的计量方式，避免国家和电力用户的损失。

关键词：非线性负荷 电能计量 影响及治理 1、概述

随着经济的发展、社会的进步，电网容量极具扩大，非线性、重负荷在电力系统中被广泛应用，导致电网负荷结构被改变，引发了电流波形与电压波形方式变化，出现畸形变样等问题，这些问题严重影响了电能计量的准确性，所有非线性负荷问题必须引起重视。

2、非线性负荷对计量的影响

随着国家工业的高速发展，冲击性负荷越来越多，例如高频冶炼、石油开采、开采机、挖掘机、高速自动点焊、高速拔丝、直流调速的电器设备等。冲击负荷在计量上又称为非线性负荷，其主要体现为电流变化速度快，范围宽，超负荷运行范围大，无周期规律变化，谐波含量高，并且各次谐波含量及方向千差万别，同时伴有大量的电压闪变。这些负荷对电网运行造成冲击，甚至影响电网的稳定性，同时会危害电力设备的正常运行，非线性冲击负荷对电能计量影响更大，因为目前绝大多数的电能表、互感器的设计原基础理都基于正弦波功率理论，设计时均未考虑严重的超负荷时造成互感器及电表的磁饱和及波形畸变的影响，因此这类设备根本不能适应非线性负荷的计量，不能正确的反应负荷从电网中吸收的电能，且冲击负荷电流变化非常快，所以要求互感器有足够的计量频宽，电能表有足够响应速度，因此应用传统的计量方式，计量非线性的冲击负荷，必造成严重的计量误差，同时其电压电流波形畸变产生的谐波对计量也会产生很大的影响，据测算这种误差最大时可以造成10%以上的计量线损，给电力企业造成巨大的经济损失，因此必须解决非线性负荷对计量的影响，降低线损。 3、解决非线性负荷对计量的影响，必须解决的问题： (1)电流互感器及电表采样用互感器的磁饱和问题。

由于冲击负荷表现为高倍数、短时间的超负荷，一般可达5至10倍额定电流，同时伴有大量的谐波，而传统电流互感器达到1.5倍额定电流时即发生磁饱和，一次电流再大，二次也不能真实的反应，造成的电能表采样的失真。而电能表的采样互感器也存在同样的问题，这是流失电量最主要的原因。 (2)电能表的响应速度及量程范围窄问题 (3)电压的闪变问题

闪变是由于非线性负荷产生的谐波造成的对电压的电磁干扰，负向的闪变，可以造成电压负向的误差，从而少计电量，当采用采样速度较高的电表时，这一问题将更加突出。

4、非线性负荷计量的有效解决方式——非线性负荷专用计量方式

1）电流互感器采取了线性度极宽的零磁通电流互感器扩大互感器的量程。冲击负荷一般的电流范围在额定负荷Imin～Imax，0.5%～240%之间，普通CT只能满足1%～120%的误差精度，当达到额定负荷的150%时一般进入饱和区，即使负荷再增加，吸收的电网能量也不能被电能表计量，这是冲击负荷少计量最主要的

原因，为了保证宽范围内计量精度，本型产品的电流互感器采取无源的零磁通补偿技术，所谓的零磁通是通过一个叠加在主互感器上的辅助互感器提供反向的电动势来补偿阻抗产生的压降，从而不需要主互感器的磁通提供电动势，实现主互感器磁通为零，由于没有励磁损耗，其可以在宽负荷范围内获得非常高的计量精度，从而实现0.5%～240%范围内互感器的误差特性均保持在0.2S范围内，这对冲击负荷的计量尤为重要，因为冲击负荷的超负荷区恰是其吸收电网能量最大的区域，而传统互感器也进入了严重饱和区，不能正确计量，这是丢失电量的最主要原因。2）电流互感器二次输出为1A，并采用1×25的25倍的宽范围电能表，当冲击负荷达到20倍额定电流时，仍能保证电能表的采样互感器不发生磁饱合。

2）加装智能负向闪变吸收器：产品在电压互感器的二次回路上，并接智能负向闪变吸收器，通过电子电路吸收谐波造成的负向闪变信号，减少负向闪变造成的电量误计。 5、结束语

考虑到各地用户冲击负荷的非线性度存在非常大的差异，例如制造丝网的大型点焊机，其每次工作时间大约为3秒左右，而其负荷变化非常大，最大负荷电流是额定电流10多倍（短时200ms左右），而点焊机不工作的间隙，负荷电流仅为额定电流2%左右，在工作期间伴有大量5、7、9次谐波，而对于中频冶炼的小型钢炉，其电极放电，熔化钢屑时放电瞬间，可达到10倍额定电流，并伴有强烈5、7、9、11次谐波，及大量的闪变出现。因此针对不同的非线性负荷，必须根据实际情况确定计量用磁通互感器的计量频宽及确定冲击负荷专用的谐波表的谐波量，才能保证有的放矢的达到计量精准，降低线损的目的。 参考文献

[1]谭志强，彭楚宁.《冲击负荷对电能计量的影响》.电测与仪表，2003（1） [2]李峰.《冲击性负荷的运行及计量方式分析》.电工技术，2006（7） [3]肖湘宁，《电能质量的分析与控制）》，中国电力出版史，2004 [4]南京工学院主编，《电力系统》，电力工业出版社，1980 [5]湘西电业局计量管理所，《电工技术》，李峰，2006