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非線性負荷治理的意義
隨著國家工業的高速發展，沖擊性負荷越來越多，例如高頻冶煉、石油開采、開采機、挖掘機、高速自動點焊、高速拔絲、直流調速的電器設備等。沖擊負荷在計量上又稱為非線性負荷，其主要體現為電流變化速度快，范圍寬，超負荷運行范圍大，無周期規律變化，諧波含量高，并且各次諧波含量及方向千差萬別，同時伴有大量的電壓閃變。這些負荷對電網運行造成沖擊，甚至影響電網的穩定性，同時會危害電力設備的正常運行，非線性沖擊負荷對電能計量影響更大，因為目前絕大多數的電能表、互感器的設計原基礎理都基于正弦波功率理論，設計時均未考慮嚴重的超負荷時造成互感器及電表的磁飽和及波形畸變的影響，因此這類設備根本不能適應非線性負荷的計量，不能正確的反應負荷從電網中吸收的電能，且沖擊負荷電流變化非常快，所以要求互感器有足夠的計量頻寬，電能表有足夠響應速度，因此應用傳統的計量方式，計量非線性的沖擊負荷，必造成嚴重的計量誤差，據測算這種誤差大時可以造成10以上的計量線損，給電力企業造成巨大的經濟損失，而解決非線性負荷對計量的影響，就必須解決以下問題：
(1)電流互感器采用超寬頻的負荷范圍已解決非線性超負荷及波形畸變時的磁飽和問題。
由于沖擊負荷表現為高倍數、短時間的超負荷，一般可達5至10倍額定電流，同時伴有大量的諧波，而傳統電流互感器達到1.5倍額定電流時即發生磁飽和，一次電流再大，二次也不能真實的反應，造成的電能表采樣的失真。同時當運行負荷低于額定負荷20時，由于計量精度達不到0.2，再次造成漏計電量。這是流失電量主要的原因。（如圖1）
（2）電能表的響應速度及量程范圍窄問題
（3）電壓的閃變問題
閃變是由于非線性負荷產生的諧波造成的對電壓的電磁干擾，負向的閃變，可以造成電壓負向的誤差，從而少計電量，當采用采樣速度較高的電表時，這一問題將更加突出。
非線性負荷的計量方式是我公司針對以上問題，同華北電力大學及國家計量院電能所聯合研究，推出的一種嶄新的計量方案，并申請了的發明專利。從2010年推向市場的近百臺項目運行情況看，效果顯著，對于90以上是非線性負荷的高耗能用戶，大追回漏計量費達到10.5，平均在5以上，該項目曾獲得了北京市2011年高新技術推廣獎，其有如下特點。
1 、針對沖擊負荷短暫短的高倍數超負荷問題，電流互感器采取了線性度極寬的零磁通電流互感器擴大互感器的量程。沖擊負荷一般的電流范圍在額定負荷Imin~Imax，1~1000之間，普通CT只能滿足1~120的誤差精度，當達到額定負荷的150時一般進入飽和區，即使負荷再增加，吸收的電網能量也不能被電能表計量，這是沖擊負荷少計量主要的原因，為了保證寬范圍內計量精度，本型產品的電流互感器采取無源的零磁通補償技術，所謂的零磁通是通過一個疊加在主互感器上的輔助互感器提供反向的電動勢來補償阻抗產生的壓降，從而不需要主互感器的磁通提供電動勢，實現主互感器磁通為零，由于沒有勵磁損耗，其可以在寬負荷范圍內獲得非常高的計量精度，從而實現1~1000范圍內互感器的誤差特性均保持在0.2S范圍內，這對沖擊負荷的計量尤為重要，因為沖擊負荷的超負荷區恰是其吸收電網能量大的區域，而傳統互感器也進入了嚴重飽和區，不能正確計量，這是丟失電量的主要原因。
為保證電能表的測量范圍，滿足沖擊負荷的要求，本型產品的電流互感器二次輸出為1A，并采用1×25的25倍的寬范圍電能表，當沖擊負荷達到20倍額定電流時，仍能保證電能表的采樣互感器不發生磁飽合。
2、采用沖擊負荷專用高采樣速度的電能表。
該表具有超寬的電流動態范圍：1(25)A或0.3(6)A，捕捉負荷的電流沖擊;，高速采樣及寬量程無級放大技術，準確反映沖擊性負荷的瞬時動態信息;，新型傳感技術結合專用算法，大大提高諧波計量準確度，2-50次諧波功率誤差低于1;，寬動態范圍內0.2S級有功計量精度，1級無功計量精度，電能質量監測功能(實時諧波分析、電壓不平衡事件記錄
3、加裝智能負向閃變吸收器
為減少計量裝置漏計電量，本型產品在電壓互感器的二次回路上，并接智能負向閃變吸收器，通過電子電路吸收諧波造成的負向閃變信號，減少負向閃變造成的電量誤計。
通過以上措施，本型產品有效地解決了沖擊負荷對電能計量的影響。在以后的實際應用中，對純非線性負荷，大追回漏計量費達到10.5。
4、主要技術參數
表1 JLSFX-12W2電壓部分技術參數
|
額定一次電壓 （kV） |
設備高電壓 （kV） |
額定二 次電壓 （V） |
準確級次與額定負荷（VA） |
單臺量大容量（VA） |
工頻耐壓（kV） | |||
|
0.2 |
0.5 |
1 |
電源 | |||||
|
6 |
7.2 |
100 |
10 |
15 |
50 |
500 |
640 |
32 |
|
10 |
12 |
100 |
10 |
15 |
50 |
500 |
960 |
42 |
表2 JLSFX-12W2電流部分技術參數
|
額定一 次電流/5 （A） |
準確級次與額定負荷（VA） |
額定短時 熱電流 （kA） |
耐受 時間 （s） |
額定動穩定電流（kA） | ||
|
0.2S |
0.2 |
0.5 | ||||
|
5、10、15、20 |
10 |
10 |
25 |
12 |
1 |
30 |
|
30、50、75 |
20 |
1 |
50 | |||
|
100、200、300 |
10 |
15 |
32 |
1 |
80 | |
|
400、600、800、1250 |
40 |
2 |
100 | |||
