電能表電壓接線錯誤時的差錯電量分析與計算

黃東蘭

(廣東電網(wǎng)公司茂名供電局，廣東 茂名 525000)

0 引言

隨著電力企業(yè)的快速發(fā)展，電能計量的準確性顯得越來越重要，它是衡量電力企業(yè)和客戶之間的一桿秤，是企業(yè)形象的窗口。由于各種客觀和主觀因素的影響，計量裝置接線錯誤的情況時有發(fā)生。計量裝置接線錯誤形式各種各樣，計量電壓接線錯誤是其中的一種形式，它會導(dǎo)致電能表走快或走慢，甚至停轉(zhuǎn)。當計量裝置發(fā)生接線錯誤時，首先應(yīng)對錯誤的接線進行糾正，然后還要進行差錯電量的退補計算，及時為電力企業(yè)和客戶提供差錯電量的依據(jù)。

1 電能表的測量原理

測量用的電能表按接線方式可分為三相三線電能表和三相四線電能表，按電壓等級可分為高壓計量電能表和低壓計量電能表，按接入方式可分為直接接入式電能表和經(jīng)互感器接入式電能表。下面以三相四線型、經(jīng)互感器接入的高壓計量電能表為例，介紹電能表的測量原理，其接線圖如圖1所示。

三相四線制接線的電能表分別由A，B，C 3個元件組成，A元件由電壓UA、電流IA構(gòu)成，B元件由電壓UB、電流IB構(gòu)成，C元件由電壓UC、電流IC構(gòu)成，A，B，C相電壓電流夾角分別為φA，φB和φC，三相電路中有IA+IB+IC=0，其相量圖如圖2所示。

三相四線電能表總有功功率等于A，B，C相功率之和，由圖2可得到三相四線電能表總有功功率為

P=UAIAcosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC。

(1)

(2)

式中：Uφ，Iφ分別為三相負載平衡時的相電壓和相電流；U，I分別為三相負載平衡時的線電壓和線電流。

圖1 三相四線型經(jīng)互感器接入的高壓計量電能表測量原理圖

圖2 三相四線電能表正確接線時的相量圖

2 電壓接線錯誤時的電能表有功功率分析

三相四線電能表電壓正確接線為ABC正相序。錯誤的電壓接線有ACB，BAC，CBA，BCA，CAB 5種形式，ACB，BAC，CBA形式為逆相序，BCA，CAB形式為正相序。以ACB逆相序電壓接線錯誤為例，分析電能表電壓接線錯誤時計量的有功功率。電能表電壓接線方式為ACB時的相量圖如圖3所示。

圖3 三相四線電能表電壓接線錯誤(ACB)時的相量圖

電能表電壓接線方式為ACB時，A元件接線正確，B，C元件接線錯誤，系統(tǒng)C相電壓接在電能表B相電壓端子，B相電壓則接在電能表C相電壓端子。B元件電壓為UC、電流為IB，則φB′=120°-φB；C元件電壓為UB、電流為IC，則φC′=120°+φC。由圖3可以得出，電能表有功功率表達式為

P=UAIAcosφA+UCIBcosφB′+UBICcosφC′=

UAIAcosφA+UCIBcos (120°-φB)+

UBICcos(120°+φC) 。

(3)

當三相負載平衡時，其功率表達式為

P=UφIφcosφ+UφIφcos(120°-φ)+

UφIφcos(120°+φ)=0 。

(4)

由式(4)可知，電壓接線錯誤為ACB時，在三相負載平衡時，電能表總有功功率為零，電能表停轉(zhuǎn)，不計量。但從實際運行的情況來看，用戶三相負載是不平衡的，電能表的有功功率計量不為零。

用相同的分析方法得到其他4種錯誤接線方式的總有功功率表達式，得出CBA，BAC電壓接線錯誤形式和上面所述的ACB接線形式的結(jié)果一樣：三相負載平衡時，電能表停轉(zhuǎn)。而BCA，CAB形式電壓接線錯誤的結(jié)果也一樣，三相負載平衡時，其總有功功率表達式為

P=3UφIφcos(120°-φ) 。

(5)

3 更正系數(shù)法及差錯電量計算分析

供電企業(yè)一般用更正系數(shù)法來計算計量裝置的差錯電量。假設(shè)錯誤電量為Wc，根據(jù)功率或功率表達式得出電量更正系數(shù)K，可計算出應(yīng)追補的電量Wb，計算公式為

(6)

Wb=(|K|-1)Wc。

(7)

3.1 公式更正系數(shù)法

更正系數(shù)公式法是根據(jù)式(6)得出更正系數(shù)。公式更正系數(shù)法只適用于三相負載平衡的情況，電壓接線錯誤為ACB，BAC，CBA形式時，因為其錯誤功率表達式的結(jié)果為零，不能用公式法計算電量更正系數(shù)。公式法只適用于電壓接線錯誤為BCA，CAB的形式。電壓接線錯誤為BCA，CAB形式時，設(shè)電能表計量的有功電量為W，其更正系數(shù)計算如下。

將式(2)和式(5)代入式(6)

(8)

一般以正常工作時某段時間內(nèi)平均功率因數(shù)作為計算更正系數(shù)的依據(jù)。當功率因數(shù)cosφ=0.90時，φ=25.84°，代入式(8)得K=-7.14。因此，電能表電壓接線錯誤為BCA，CAB形式時，應(yīng)追補的電量為

Wb=(|-7.14|-1)Wc=6.14Wc。

3.2 負荷曲線更正系數(shù)法

電能表電壓接線錯誤為ACB，BAC，CBA形式時，由于其功率表達式結(jié)果為零，不能用公式法計算其更正系數(shù)。三相負載不對稱的用戶若用公式法計算其差錯電量，其計算結(jié)果與實際情況存在很大的誤差。由式(6)可以看出，更正系數(shù)也可以由正確功率和錯誤功率求得。因此，通過讀取電能表記錄的負荷曲線數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)公式推算出正確的有功功率，即可求得更正系數(shù)。以ACB形式電壓接線錯誤為例，介紹負荷曲線更正系數(shù)法。

由式(3)和圖3可知，電壓接線錯誤為ACB形式時，A元件接線正確，所以不需求其正確功率因數(shù)，B，C相功率因數(shù)計算公式為

cosφB′=cos(120°-φB) ，

(9)

cosφC′=cos(120°+φC) 。

(10)

由負荷曲線記錄的電能表電壓接線錯誤時B，C相每小時的功率因數(shù)，根據(jù)式(9)、式(10)推算出B，C相正確的功率因數(shù)角φB和φC，然后代入三相四線電能表正確的功率表達式(1),得出每小時的正確總有功功率，每小時正確總有功功率代數(shù)和即為正確的總有功功率。電壓接線錯誤為ACB的某用戶負荷曲線數(shù)據(jù)及正確功率計算數(shù)據(jù)見表1。

由表1數(shù)據(jù)可求得總的正確有功功率為648.76 W，總的錯誤有功功率為49.50 W，因此，更正系數(shù)及應(yīng)追補電量為

Wb=(|K|-1)×Wc=(13.11-1)×49.50=

0.599 45(kW·h) 。

表1 電壓接線錯誤為ACB形式時的某用戶負荷曲線數(shù)據(jù)及正確功率計算數(shù)據(jù)(2013-04-13)

4 結(jié)束語

利用公式法分析計算電能表錯誤接線引起的差錯電量是以三相電壓、三相電流平衡為基礎(chǔ)的。公式更正系數(shù)法只適用于三相負載平衡的用戶，實際運行中，電壓和電流總不可能達到完全平衡，用公式法對三相負載不平衡的用戶進行差錯電量計算時，計算出來的差錯電量往往與實際電量不相符，容易與客戶引起糾紛。對于三相負載不平衡的用戶，也不適用于公式更正系數(shù)法，而是根據(jù)電能表記錄的負荷曲線數(shù)據(jù)，推算出正確的電量，從而計算出應(yīng)退補的電量。

參考文獻：

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