交流电能表错误接线分析及差错电量更正

交流电能表错误接线分析及差错电量更正 1 交流电能表错误接线分析及差错电量更正交流电能表的正确接线是保证电能表正确计量的首要条件，因此电能表能否正确计量电能，不但取决于电能表的准确度等级和计量误差大小，更重要的是取决于电能表的正确接线，也就是整个电能计量装置的正确接线。但是，在电能表的安装接线过程中，由于各种因素，难免出现一些错误接线，特别是三相电能表由于使用场合广泛，发生的一些错误接线更是形形色色。由于现代电能表及互感器等电气产品的制造工艺、技术的不断改进和新型材料的使用，以及电子技术广泛应用于电能表制造，电能表精度越来越高，其本身引起的计量误差很小，但由于电能表的错误接线给电能计量带来的误差往往很大，电能计量错误接线给供电企业带来的经济损失不可低估。因此，对电能表的错误接线不但要善于发现和纠正，同时，还更要根据现场的错误接线情况进行分析，使错接线时差错电量得到及时和基本准确的更正。在电能表错误接线中，单相电能表和三相四线电能表的错误接线一般都比较直观，因为这两种电能表不管是直接接入或是经互感器接入，从原理上讲，各计量单元均为独立运行，相序的正确与否不对计量造成直接影响，只要接入电能表任一计量单元的电流、电压相位属同一相，就可正确计量电能。而由三相四线制计量方式等效演变的三相三线制电能表的接线对接入的电流、电压相序要求是唯一的，其中某一环节出现交流电能表错误接线分析及差错电量更正 2 问题都会造成错误接线，错误接线分析判断及差错电量的更正都较三相四线制复杂的多，而且，三相三线制计量方式在 10KV 动力用户（三相负荷基本平衡）计费中广泛采用，因此，三相三线电能表错误接线的分析尤为重要。现主要就三相三线有功计量方式错误接线及差错电量更正做简要分析。一、三相三线有功电能表经互感器接入正确接线方式在三相三线有功电能表在正确接线方式下运行，经伏安相位法测得的相位关系及功率是：第一计量单元：P1=Uab·Ia cos(30О+ φ a) 第二计量单元：P2=Ucb·Ic cos(30О- φ c) 两元件所测得的功率之和为： P=P1+P2 = Uab·Ia cos(30О+ φ a)+ Ucb·Ic cos(30О- φ c) 当三相负荷平衡、系统完全对称时，两元件测得的总功率为： P=P1+P2 = Uab·Ia cos(30О+ φ )+ Ucb·Ic cos(30О-φ ) = 3UIcosφ 一般情况下，当用户力率在 0.9左右时，测得的 Uab 和 Ia 之间的相位角为 56О左右，Ucb 和 Ic 之间的相位角为 356О左右。正确接线方式下的接线图和向量图如下：交流电能表错误接线分析及差错电量更正 3 30-φ 30+φ 二、典型错误接线分析 1、一相电流互感器一次或二次极性接反如果某用户正常用电，功率因数为 0.95 时，当我们经伏安相位法按电能表表尾接线端子标记测得的各元件电流、电压相位关系如下： Uab 和 Ia 之间的相位角为 228О左右，Ucb 和 Ic 之间的相位角为 348 О左右。此时，我们可首先测量电压互感器二次相序是否正确。V/V接线的 PT 二次真确向量很容易测得，经测试电压相序正确。根据测得的向量画出的各元件向量图（如图 2 ）为：交流电能表错误接线分析及差错电量更正 4 根据正确的相位关系可以判断，此时接入电能表第一元件的电流应该是- Ia，可以确定为 a 相电流互感器一次或二次极性接反。错误接线的功率表达式为： P=P1+P2 = Uab·-Ia cos(210О+ φ )+ Ucb·Ic cos(30О-φ ) = UI sinφ 2、电压互感器逆相序排列果某用户正常用电，功率因数为 0.95 时，这时我们发现用户表计几乎不走。当我们经伏安相位法按电能表表尾接线端子标记测得的各元件电流、电压相位关系如下： Uab 和 Ia 之间的相位角为 228О左右，Ucb 和 Ic 之间的相位角为 48О 左右。此时，我们可首先测量电压互感器二次相序是否正确。经测试 V/V 接线的 PT 二次电压相序为b a c。根据测得的向量画出的各元件向量图：根据正确的相位关系可以判断，此时接入电能表第一元件的电压和交流电能表错误接线分析及差错电量更正 5 电流是 Uba Ia，接入电能表第二元件的电压和电流是 Uca Ic，可以确定为电压互感器二次按b a c逆相序排列，C 相电流反进。错误接线的功率表达式为： P=P1+P2 = Uba·Ia cos(210О+ φ )+ Uca·Ic cos(30О+ φ ) = 0 3、C 相电流反进，但两元件回线仍按正确接线考虑这种错误接线也是在实际运行当中非常多见的一种错误接线，在这种错误接线的分析中往往回出现只认为是 C 相电流反进，但实际情况并不是如此。因为，三相三线电能表在接线时为节约导线材料，A、C 相电流回线往往在 C 相电流出线端子合并，在这种情况下，当出现此种错误接线时，C 相元件电流并不只是-Ic，而是-Ia 和-Ic 的向量和，实际上是 -Ib 电流。这种情况的接线图和向量图如下：错接线时的功率表达式为：交流电能表错误接线分析及差错电量更正 6 P=P1+P2 = Uab·Ia cos(30О+ φ )+ Ucb·-Ib cos(30О+ φ ) = UI( 3cosφ -sinφ ) 4、电流互感器副边公共电流线断线此种错误接线在实际运行的电能表错误接线中也有不少，这种情况并不会造成 CT 开路，但由于非正常运行，当负荷电流较大时，由于通入电流线圈的电流是 AC 相电流的向量和，可能远远大于标定电流，致使铁芯磁通密度和有功损耗有所增加，会产生一个很微小的角差。但考虑到引入角差在计算中比较复杂，可以忽略不计。这种情况的接线图和向量图如下：错接线时的功率表达式为：交流电能表错误接线分析及差错电量更正 7 P=P1+P2 = Uab·1/2Iac cos(60О+ φ )+ Ucb·1/2-Iac cos(60О- φ ) = U· 3/2 I cos(60О+ φ )+ U· 3/2 I cos(60О- φ ) = 3/2 UI cosφ 5、电压二次回路断线的分析电压二次回路断线引起的计量差错在实际当中经常发生，在三相三线制计量方式中，电压断线往往比较容易分析和查找。当 A 相电压发生断线时，通入电能表第一元件的工作电压为零，第一元件不工作，第二元件工作正常。当 C 相电压发生断线时，情况与 A 相电压发生断线时正好相反，向量图与正确接线时向量图无异，只是缺少了相应断线相别的工作电压。当 B 相电压发生断线时，AC 两电压元件成为串联电路，加于两元件的电压分别为 AC 电压的一半。 B 相电压发生断线时向量图： B 相电压发生断线时的功率表达式为：交流电能表错误接线分析及差错电量更正 8 P=P1+P2 =1/2 Uac·Ia cos(30О- φ )+ 1/2Uca·Ic cos(30О+ φ ) = 3