零線斷線對(duì)三相四線有功電能表計(jì)量的影響分析

經(jīng)驗(yàn)人：張光亞 侯紅麗 劉少華 姚 嵐 林士明 趙雪婷 程 曦 吳 周 張東平 王紅梅

零線斷線對(duì)三相四線有功電能表計(jì)量的影響分析

經(jīng)驗(yàn)人：張光亞 侯紅麗 劉少華 姚 嵐 林士明 趙雪婷 程 曦 吳 周 張東平 王紅梅

部分三相四線制電能表存在零線虛接或者接觸不良的情況，使得供電企業(yè)對(duì)電能表錯(cuò)接線引發(fā)的電量退補(bǔ)難于準(zhǔn)確計(jì)算和處置。本文基于中性點(diǎn)電位偏移理論及三相四線電能表計(jì)量原理，在三相負(fù)荷對(duì)稱條件下對(duì)電能表計(jì)量功率進(jìn)行測(cè)算，分別針對(duì)零線斷線且三相電壓均有效接入、零線斷線且A相電壓斷線、零線斷線且A、B兩相電壓斷線、零線斷線，A相電壓線圈短路四種計(jì)量方式，就零線斷線對(duì)三相四線有功電能表計(jì)量的不同影響進(jìn)行了系統(tǒng)分析，為類似情況下退補(bǔ)電量的處理提供了依據(jù)。

三相四線有功電度表在低壓系統(tǒng)電能計(jì)量中應(yīng)用較為普遍，由于受接線工藝、三相不平衡等因素的影響，部分電能表的零線虛接或者接觸不良，未能有效接入。在供電企業(yè)日常營(yíng)業(yè)管理中，在三相四線電能表零線非有效接入的情況下，對(duì)于電能表錯(cuò)接線的電量退補(bǔ)處理往往等同于零線有效接入進(jìn)行，這對(duì)退補(bǔ)電量的計(jì)算及電量電費(fèi)的準(zhǔn)確結(jié)算產(chǎn)生了影響。因此，有必要對(duì)零線虛接或者斷線對(duì)計(jì)量的影響進(jìn)行分析，從而準(zhǔn)確實(shí)施類似情況下退補(bǔ)電費(fèi)的計(jì)算和處置。

三相四線電能表計(jì)量原理

若三相負(fù)荷平衡，電能表計(jì)量功率：

中性點(diǎn)電位偏移分析

依據(jù)節(jié)點(diǎn)電壓法，中性點(diǎn)N和N?之間的電壓為：

由上式可得：

計(jì)量分析

圖1　

圖2　

零線斷線且三相電壓均有效接入

圖3　零線斷線且A相電壓斷線時(shí)的三相四線電表接線圖和矢量圖

圖4　

零線斷線且A相電壓斷線

當(dāng)零線斷線且A相電壓斷線時(shí)，三相四線電能表接線圖及向量圖如圖3所示。

此時(shí)：B、C兩相電壓線圈串聯(lián)，串聯(lián)線圈兩端電壓為線電壓UBC，因此兩電壓線圈兩端電壓大小為UBC/2，方向相反。這種情況下，三個(gè)元件分別計(jì)量功率為：

當(dāng)B相或C相電壓斷線時(shí)的計(jì)量情況與此相同。

（1）當(dāng)零線斷線A相電壓斷線且B相電流線圈接反時(shí)，電能表接線圖及向量圖如圖4所示。

此時(shí)，三個(gè)元件計(jì)量功率為：

圖5　

電能表不轉(zhuǎn)。

同理可得：當(dāng)零線斷線A相電壓斷線且C相電流線圈接反時(shí)，三個(gè)元件計(jì)量功率為：

因?yàn)锳相電壓斷線，所以A相電流線圈的接法正確與否不影響分析。當(dāng)B相或C相電壓斷線且有一相電流線圈接反時(shí)的計(jì)量情況可類似分析。

（2） 當(dāng)零線斷線A相電壓斷線且B、C兩相電流線圈接反時(shí)，電能表接線圖及向量圖如圖5所示。

此時(shí)，三個(gè)元件計(jì)量功率為：

而在零線有效接入時(shí)：

圖6　

圖7　

因?yàn)锳相電壓斷線，所以A相電流線圈的接法正確與否不影響分析。當(dāng)B相或C相電壓斷線且另兩相電流線圈接反時(shí)的計(jì)量情況與此相同。

（3）當(dāng)零線斷線A相電壓斷線且B、C兩相電壓、電流不同相時(shí)，電能表接線圖及向量圖如圖6所示。

此時(shí)，三個(gè)元件計(jì)量功率為：

而在零線有效接入時(shí)：

當(dāng)B相或C相電壓斷線，另兩相電壓電流不同相時(shí)的計(jì)量情況與此相同。

零線斷線且A、B兩相電壓斷線

當(dāng)零線斷線且A、B兩相電壓斷線時(shí)，三相四線電能表接線圖及向量圖如圖7所示。

此時(shí)由于三個(gè)元件的電壓線圈均不構(gòu)成回路，因此電能表不轉(zhuǎn)。只有A相或者B相電壓有效接入時(shí)與此相同。

圖8　

零線斷線，A相電壓線圈短路

當(dāng)零線斷線，A相電壓線圈短路時(shí)，三相四線電能表接線圖及向量圖如圖（8）所示。

此時(shí)：B、C兩相電壓線圈兩端電壓分別為線電壓UBA、UCA，這種情況下電壓線圈承受了倍的相電壓，容易燒壞。這種情況下，三個(gè)元件分別計(jì)量功率為：

此時(shí)相當(dāng)于三相二元件有功電能表計(jì)量三相四相制系統(tǒng)的電量，在三相負(fù)荷平衡時(shí)可正確計(jì)量。如果此時(shí)零線有效接入便會(huì)出現(xiàn)單相短路故障。B相或C相電壓電壓線圈短路時(shí)的計(jì)量情況與此相同。

結(jié)束語(yǔ)

在三相四線制供電系統(tǒng)中的電壓幅值及相位穩(wěn)定且三相電壓均有效接入時(shí)，零線是否有效接入對(duì)三相四線電能表的錯(cuò)接線及計(jì)量情況可視同于中線有效接入情況進(jìn)行分析。在三相四線制供電系統(tǒng)中的電壓幅值及相位穩(wěn)定時(shí)，如三相電壓未完全有效接入的情況下零線斷線，對(duì)于三相四線電能表計(jì)量的影響不能簡(jiǎn)單等同于零線有效接入。本文中電能表計(jì)量功率的計(jì)算多是在三相負(fù)荷對(duì)稱的條件下進(jìn)行的，在實(shí)際工作中應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況并結(jié)合客戶的生產(chǎn)形式和近期電量波動(dòng)情況加以綜合考慮。

零線的有效接入不僅對(duì)于計(jì)量有影響，也危及客戶端人身及用電設(shè)備的安全，因此在三相四線制系統(tǒng)中，一定要保證零線的有效性。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.052