[发明专利]一种配电变压器高压计量装置

说明书

                 一、高压计量的必要性

在6--10千伏高压配电网络中，线路损耗由两部分构成：导线损耗和变压器损耗。一般而言，导线损耗由供电部门负担，变压器损耗由用户负担，为了计量用户总用电量及配电变压器本身损耗电量，最好的办法是在配电变压器(以下简称配变)的高压侧装设高压计量箱。但高压计量箱价格昂贵，只能在容量较大的配变上使用，而为数众多的小容量变压器则只能在低压侧进行电能计量，这样就少计了变压器损耗，为了挽回损失，供电部门只有按变压器单位容量平均向用户收取变压器损耗电费。但这也不是一个好办法，因为用户变压器品种繁多，有的是节能变压器，有的老式高损耗变压器仍在使用，同等容量的新旧变压器铁损相差几乎达一倍，这样，采用节能变压器的用户要多付电费，而采用高损耗变压器的用户则占了便宜，这种收费办法，不利于淘汰高耗能变压器，不利于变压器的技术进步。

当前各地偷电现象相当严重。采用变压器低压侧计量电能，因电压低，给偷电者有可乘之机，而采用高压计量，由于电压级别高，偷电者一般不敢轻举妄动，有望杜绝偷电现象，使供电部门避免损失。

                   二、高压计量的现状

10千伏高压计量箱的结构一般如图1所示，主要由电流互感器1、电压互感器2、电能表3构成，高压计量箱接在配电变压器的高压电源进线端。由于电流互感器、电压互感器处于10千伏高压下，因此必须采用10千伏这个电压级别的绝缘。由于高压互感器的造价高，高压计量箱的价格也相当高，当前价格在4700元/台左右，并且还在不断上涨。以一个县的供电部门计算，一般每县至少有数百上千台配电变压器，如果每台变压器都配一套高压计量箱，需投资250--500万元以上，这是不合算的，也是不现实的，所以只能在重点用户装设高压计量箱。

同时，目前的高压计量箱电流互感器最小变比为5∶5，而80KVA及以下的配电变压器高压侧电流是小于5A的，如30KVA时高压电流约1.73A，由于电流小，电流互感器的误差大，计量精度低，所以目前的高压计量箱也不适用于100KVA以下的变压器，而小容量变压器数量是很多的。

因此，研制一种既满足电能计量精度，又价格低廉的高压计量装置，就是本发明的目的。

             三、无高压互感器计量装置的技术可行性

前已说明，普通高压计量装置成本高，其实是高在高压电压互感器和高压电流互感器上，电能表本身的价格并不高。可以设想，如果取消高压互感器，成本不就可以降下来了吗？按照一般电气常识，这是不可能的。

其实，为了保证计量精度，电能计量原理是不可改变的，要取消高压电压互感器，必须有能取代电压互感器的设备；要取消高压电流互感器，则必须解决三相电流之间的10千伏电位差问题。本发明为了达到目的，与一般高压计量装置均接在变压器始端的接法相反，采用将高压计量装置接在变压器高压线圈的中性点处的方法，从而圆满地解决了上述问题。

为了说明本发明的技术可行性，先简述图2所示的10千伏高压配电网络的一些与本发明有关的特点：

1、10千伏高压配电网属于小电流接地系统，整个系统对地绝缘；

2、单相接地时可允许继续运行2小时；

3、配电变压器绕组绝大部分为Y，yn0接法；

4、配电变压器高压绕组中性点有-5％、0％、+5％三档可调节的分接头，用以调节输出电压。

由于10千伏配电线路的中性点对地绝缘，线路通过对地电容与地发生关系，图2中的Ca、Cb、Cc为三相线路各相对地电容，这三个电容呈星形接法，是系统对地的负载。由于这三个电容基本相等，因此其“中性点”即地与变压器高压绕组的中性点在理论上为等电位，也就是说，变压器外壳(外壳接地)与变压器高压绕组中性点之间在正常情况下是没有电压的(实际上有1--5％UH不平衡电压)，这一结论为本发明的实际应用提供了基础。

配电变压器高压绕组的中性点分接开关接线如图3所示，当分接开关处于III位置时，变压器设计电压为9500V；当处于II位置时，设计电压为10000V；处于I时，设计电压为10500V。由图3可见，如果不考虑低压线圈，这三个高压线圈与铁芯组成了三相自耦变压器。