電能計(jì)量方式及接線錯(cuò)誤研究分析

宋明澤

(遼寧省電力有限公司盤(pán)錦供電公司,遼寧盤(pán)錦 124010)

電能計(jì)量方式及接線錯(cuò)誤研究分析

宋明澤

(遼寧省電力有限公司盤(pán)錦供電公司,遼寧盤(pán)錦 124010)

文章首先介紹了電能準(zhǔn)確計(jì)量的意義和電能計(jì)量的方式,其次介紹了電能計(jì)量裝置及電能計(jì)量原理,最后對(duì)電能計(jì)量裝置的錯(cuò)誤接線方式進(jìn)行了分析。

電能計(jì)量 接線方式 電壓互感器 電流互感器

1 概述

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)用電量不斷增加。電力在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的地位越來(lái)越重要。準(zhǔn)確計(jì)量用戶用電量和合理收費(fèi)，直接關(guān)系到電能商品結(jié)算的公平、公正和準(zhǔn)確、可靠性。電能表作為電能計(jì)量的主要裝置，其安裝接線是否正確直接影響到計(jì)量的準(zhǔn)確性，而電能計(jì)量裝置的安裝接線則受技術(shù)水平、責(zé)任心甚至道德水平和法律意識(shí)等諸多因素影響。

2 電能計(jì)量裝置及電能計(jì)量方式

2.1 電能計(jì)量裝置

電力生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電、供電、用電三者連成一個(gè)有機(jī)體，相互緊密聯(lián)系缺一不可。它們相互之間就需要一個(gè)計(jì)量器具進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，才能掌握銷售出的電能的數(shù)量，這個(gè)計(jì)量器具就是電能計(jì)量裝置。電能計(jì)量裝置一般由電壓互感器(PT)、電流互感器(CT)、電能表以及二次回路等組成。其原理是將不能直接測(cè)量的高電壓和大電流轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的低電壓和小電流?；ジ衅骶褪亲儞Q電壓、電流的容量小、用途特殊的變換器。

電能表是電能計(jì)量裝置的核心設(shè)備，它專門(mén)用于計(jì)量電能消耗。目前，我國(guó)使用最廣的電能表是感應(yīng)式電能表和電子式電能表。此外長(zhǎng)壽命電能表、機(jī)電一體化電能表、全電子式電能表、多功能全電子式電能表、預(yù)付費(fèi)電能表、復(fù)費(fèi)率電能表、損耗電能表等也逐漸得到使用與普及。

圖1 計(jì)量裝置安裝方式

圖2 電能計(jì)量電壓回路

圖3 電能計(jì)量電流回路

圖4 接有60度無(wú)功電能表的電能計(jì)量電壓回路

2.2 電能計(jì)量方式

供電線路分為單相、三相四線和三相三線電路，那么，與之對(duì)應(yīng)的電能表也有單相電能表、三相四線電能表和三相三線電能表。所謂計(jì)量方式并非按電能表分類，而是按電能計(jì)量裝置相對(duì)供電變壓器的位置不同來(lái)區(qū)分。圖1中的A、B、C分別是計(jì)量裝置的安裝點(diǎn)。

根據(jù)不同的用戶，電能計(jì)量方式共分為以下幾種類型：

(1)按照電力客戶受電端電壓的不同，分為高供高計(jì)、高供低計(jì)、低供低計(jì)三種。(2)按照電力客戶用電設(shè)備的不同，分為單相、三相三線、三相四線。(3)按電壓等級(jí)和電流大小不同，分為高壓計(jì)量和低壓計(jì)量，直接接入和經(jīng)互感器接入方式。

3 電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線方式分析

3.1 電能計(jì)量裝置的接線方式

根據(jù)電能計(jì)量裝置接線方式的不同，可分為如下幾種接線方式[1]。

(1)接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的電能計(jì)量裝置，應(yīng)采用三相三線有功、無(wú)功電能表。接入非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的，應(yīng)采用三相四線有功、無(wú)功電能表或三只感應(yīng)式無(wú)止逆單相電能表。(2)接入中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的2臺(tái)電壓互感器，35kV及以下的宜采用V/V方式接線，接入非中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)的3臺(tái)電壓互感器，35kV及以上的宜采用Y0/y0方式接線。其一次側(cè)接線方式和系統(tǒng)接地方式相一致。(3)低壓供電，負(fù)荷電流為50A及以下時(shí)，宜采用直接接入式電能表;負(fù)荷電流為50A以上的，宜采用經(jīng)互感器接入的接線方式。(4)對(duì)三相三線制接線的電能計(jì)量裝置，其2臺(tái)電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用四線連接。對(duì)三相四線制接線的電能計(jì)量裝置，其3臺(tái)電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接。

3.2 電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線方式簡(jiǎn)介

電能計(jì)量裝置測(cè)量電路按接入線路的方式可分為直接接入式、經(jīng)互感器間接接入式兩種。高壓三相三線電能計(jì)量裝置測(cè)量電路模式如圖2和圖3所示。

圖5 錯(cuò)誤接線方式圖

在圖2、圖3所示的模式中，只考慮了單個(gè)三相三線的有功電能表或多功能電子表，而在多數(shù)情況下都是一只感應(yīng)式的有功電能表和一只感應(yīng)式的60度無(wú)功電能表，由于感應(yīng)式的60度無(wú)功電能表二個(gè)電壓元件分別取至UAC和UBC。所以這時(shí)的電能計(jì)量電壓回路接線圖應(yīng)是如圖4所示。圖4中，Z1、Z2表示有功電能表的一、二元件的電壓阻抗，Z3、Z4表示無(wú)功電能表的一、二元件的電壓阻抗。從對(duì)比圖2和圖3可以看出在電能計(jì)量電壓回路發(fā)生故障時(shí)(如：壓變高壓熔絲斷線、二次電壓斷線)，所加在有功電能表一、二元件上的電壓會(huì)有所不同，這一差別將會(huì)影響更正系數(shù)的正確計(jì)算，在后面的內(nèi)容中，將進(jìn)行詳細(xì)的分析。

電能計(jì)量電流回路相比之下，要比電壓回路簡(jiǎn)單些，但在短接電流時(shí)誤認(rèn)為只要短接A、C兩相電流。

3.3 電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線方式分析

采用新型電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)設(shè)備判斷電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線的關(guān)鍵是確定電流與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定電流與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系必須先確定用電負(fù)荷的三個(gè)因素：A負(fù)荷潮流方向;B負(fù)荷性質(zhì)，即屬于感性負(fù)荷還是容性負(fù)荷;C負(fù)荷大致的功率因數(shù)范圍。

(1)負(fù)荷性質(zhì)的確定。據(jù)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)用電用戶都是感性負(fù)載，極少數(shù)為容性負(fù)載。很多用戶為了提高功率因數(shù)大都采用了電容器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，導(dǎo)致無(wú)法判斷負(fù)荷性質(zhì)。解決辦法是讓用戶暫停用電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置，使功率因數(shù)在滯后的情況下進(jìn)行錯(cuò)誤接線分析;或在變壓器空載情況下進(jìn)行，即使這時(shí)負(fù)荷較小，其功率因數(shù)也必定滯后、較差。

(2)負(fù)荷功率因數(shù)范圍的確定。一般情況下，照明負(fù)荷的功率因數(shù)較低，而動(dòng)力負(fù)荷的功率因數(shù)相對(duì)較高大都在0.8以上。對(duì)于負(fù)荷處于上下網(wǎng)臨界點(diǎn)時(shí)的功率因數(shù)和電氣機(jī)車負(fù)荷的功率因數(shù)的判斷，可采取兩種方法，一是上文述及的停用電容補(bǔ)償和變壓器空載法;二是功率對(duì)比法，方法是用用戶處功率表的一次示值獲得計(jì)量回路上的二次功率，并與測(cè)量的二次電壓、電流幅值比較，從而獲得功率因數(shù)范圍的范圍。在選擇計(jì)量回路的功率示值時(shí)，既可以是線路對(duì)側(cè)的計(jì)量回路也可以是條線路或主變另外幾側(cè)的功率疊加值[2]。

(3)錯(cuò)誤接線方式判斷。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和新型電能表校驗(yàn)設(shè)備的不出現(xiàn)，目前很多電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)設(shè)備，不僅能測(cè)量電壓、電流的幅值大小和功率大小，還能直接顯示出電壓和電流關(guān)系的相量圖。因此，傳統(tǒng)的六角圖相量分析法對(duì)錯(cuò)誤接線方式的確認(rèn)已顯得有些繁瑣，采用新型電能表現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)設(shè)備只要能夠確認(rèn)電流與電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確認(rèn)電能表的錯(cuò)誤接線就變得非常簡(jiǎn)單[3]。

如某一用戶處電能表，已知該用戶負(fù)荷為感性負(fù)荷，功率因素大約在0.9～1.0之間，用現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)儀所測(cè)回路相量圖如圖5所示。

由于已知該用戶為感性負(fù)荷，功率因素為0.9～1.0，就可以方便地做出如下判斷：Ic電流對(duì)應(yīng)Ub電壓，均取自同一相別;因?yàn)镮a電流和Ua電壓之間的相位角大于30度，Ia電流同鄰近的Ub電壓和Ua電壓均不對(duì)應(yīng);Ia電流和Ub電壓之間的相位角顯容性;Ia正好對(duì)應(yīng)Uc電壓。

基于上述判斷，在電流和電壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系確定后，就可以判斷出電壓的相序排列：從上面的分析判斷可以看出，沒(méi)有電流與Ua電壓對(duì)應(yīng)，這就說(shuō)明著Ua電壓在正確的相量圖應(yīng)該是Ub電壓。在確定了正確的Ub電壓后，其他兩相電壓Ua、Uc，也就可以很方便地加以確定。從而可以分析出錯(cuò)誤接線相量圖中Ub電壓對(duì)應(yīng)正確相量圖中的Uc電壓、錯(cuò)誤接線相量圖中Uc電壓對(duì)應(yīng)正確相量圖中的Ua電壓。根據(jù)上述分析判斷，最終確定電能表的接線方式為有功電能表第一元件接入的是Ubc、Ia，Uac、Ic。

4 結(jié)語(yǔ)

分析判斷確定電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線方式的關(guān)鍵是確定電流與電壓的關(guān)系以及負(fù)載性質(zhì)和功率因數(shù)。確定這些因素后就可獲得錯(cuò)誤的電流、電壓關(guān)系相量圖，根據(jù)電流、電壓關(guān)系相量圖，就可方便確定錯(cuò)誤接線。

[1]孫藝敏,周毅波.電能表接線智能仿真系統(tǒng)的應(yīng)用[J].廣西電力,2007年第2期49-50.

[2]李音,王哲.三相三線電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線的簡(jiǎn)化分析[J].電測(cè)與儀表,2006年第4期24-25.

[3]鄧明斌.從向量圖判斷電能表接線方式[J].電測(cè)與儀表,2O07年第l2期,26-29.

宋明澤(1983—),男,遼寧本溪人,碩士,畢業(yè)于大連理工大學(xué),工程師,現(xiàn)就職于遼寧省電力有限公司盤(pán)錦供電公司。