三相三線有功電能表錯(cuò)誤接線分析與判斷

王洪蓮，陳 虎，何 偉

(1．重慶電力高等?？茖W(xué)校， 重慶 400053；2．重慶市軌道交通(集團(tuán))有限公司， 重慶 400042)

三相三線有功電能表錯(cuò)誤接線分析與判斷

王洪蓮1，陳 虎2，何 偉1

(1．重慶電力高等?？茖W(xué)校， 重慶 400053；2．重慶市軌道交通(集團(tuán))有限公司， 重慶 400042)

電能計(jì)量裝置的正確計(jì)量關(guān)系到電力企業(yè)和電力用戶的切身利益。結(jié)合接線圖、相量圖，總結(jié)三相三線有功電能表常見(jiàn)的錯(cuò)誤接線方式，檢查三相三線有功電能表錯(cuò)誤接線的簡(jiǎn)單方法以及退補(bǔ)電量的計(jì)算，為電能計(jì)量工作提供參考。

電能計(jì)量；三相三線；錯(cuò)誤接線

三相三線兩元件有功電能表計(jì)量裝置適用于中性點(diǎn)絕緣系統(tǒng)，一次供電系統(tǒng)中沒(méi)有接地線，如我國(guó)城鄉(xiāng)35 kV、10 kV配電網(wǎng)都屬于此類接線。該系統(tǒng)能基本保證ia+ib+ic=0，僅用兩個(gè)元件就能正確計(jì)量三相電能，而且為高供高計(jì)，電能表安裝在用戶變壓器的高壓側(cè)。我國(guó)配電網(wǎng)的大用戶普遍采用高供高計(jì)形式，電壓互感器、電流互感器的倍率大[1]，往往表計(jì)計(jì)度值“差之分毫”，卻可能導(dǎo)致最終電量“失之千里”，因此應(yīng)該對(duì)三相三線兩元件有功電能計(jì)量裝置的接線引起足夠重視。

1 三相三線有功電能表正確接線

經(jīng)電壓、電流互感器接入的三相三線有功電能表的正確接線圖方式和相量圖如圖1所示[2]。電流Ia和Ic分別通過(guò)電能表的第一元件、第二元件的電流繞組，電壓UAN和UCN分別接于第一元件、第二元件的電壓繞組。

正確接線時(shí)，第一元件的功率為

P1=UabIacos(30°+φa)

(1)

第二元件的功率為

P2=UcbIccos(30°-φc)

(2)

若三相電路對(duì)稱則Uab=Ucb=U線，Ia=Ic=I線，φa=φc=φ。

可知，總功率為

P=P1+P2

=UabIacos(30°+φa)+UcbIccos(30°-φc)

(3)

U12、U32分別為第一元件、第二元件電壓繞組上的電壓，I1、I2分別為第一元件、第二元件電流繞組的電流；φa、φc分別為第一元件、第二元件電壓與電流的夾角；接線正確時(shí)，U12=Uab、U32=Ucb、I1=Ia、I2=Ic。

2 三相三線有功電能表錯(cuò)誤接線分析

2.1 電壓斷線

(a)接線圖

(b)相量圖圖1 三相三線有功電能正確接線圖和相量圖

第一元件電壓進(jìn)線斷(即接入電能表接線柱2的線斷)，接線圖和相量圖如圖2所示。此時(shí)，電壓Uab=0。

錯(cuò)誤接線情況下的功率表達(dá)式為

P′ =P2=UcbIccos(30°-φc)

(4)

更正系數(shù)為

(5)

這種情況下：

a.當(dāng)負(fù)載為容性，cosφ=0.5時(shí)，表不轉(zhuǎn)；cosφ>0.5時(shí)，表正轉(zhuǎn)；cosφ<0.5時(shí)，表反轉(zhuǎn)。

b.當(dāng)負(fù)載為感性，cosφ=0.5時(shí)，計(jì)量正確；cosφ>0.5時(shí)，表反轉(zhuǎn)；cosφ<0.5時(shí)，表正轉(zhuǎn)。

(a)接線圖

(b)相量圖圖2 第一元件電壓進(jìn)線斷的接線圖和相量圖

c.當(dāng)負(fù)載為感性，cosφ=0.189時(shí)，計(jì)量正確但表反轉(zhuǎn)。

2.2 電流繞組進(jìn)出線反接

第二元件電流進(jìn)、出線接反，即電流Ic反進(jìn)第二元件[3]。其接線圖和相量圖如圖3所示。錯(cuò)誤接線情況下的功率表達(dá)式為

P′ =P1+P2

=U12I1cos(30°+φa)+U32I3cos(150°+φc)

(6)

=-U線I線sinφ

更正系數(shù)為

(7)

這種情況下：

a.當(dāng)cosφ=1時(shí)，表不轉(zhuǎn)。

b.當(dāng)0< cosφ<1時(shí)，當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，表反轉(zhuǎn)；如果負(fù)載為容性，表正轉(zhuǎn)。

c.當(dāng)cosφ>0.5時(shí)，表快。

d.當(dāng)cosφ<0.5時(shí)，表慢。

(a)接線圖

(b)相量圖圖3 Ic反的接線圖和相量圖

2.3 電壓換相

A、B相電壓互換(即電壓為Ubac)。即第一元件接電壓Uba，第二元件接電壓Uca，接線圖和相量圖如圖4所示。

錯(cuò)誤接線情況下的功率表達(dá)式為

P′ =P1+P2

=U12I1cos(150°-φa)+U32I3cos(30°+φc)

(8)

=0

更正系數(shù)為

(9)

此時(shí)電能表停轉(zhuǎn)。

可以類推，三相三線有功電能表任意兩相電壓換相時(shí)，電能表停轉(zhuǎn)。

3 檢測(cè)三相三線有功電能表錯(cuò)誤接線常用方法

(a)接線圖

(b)相量圖圖4 電壓為Ubac的接線圖和相量圖

3.1 斷B相電壓檢查方法

三相三線有功電能計(jì)量裝置的初步檢查，可采用斷B相電壓檢查方法。

P′=P1+P2

(10)

轉(zhuǎn)速剛好是正確轉(zhuǎn)速的一半。因此可以通過(guò)斷B相電壓時(shí)電能表轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的情況來(lái)檢查接線，若轉(zhuǎn)速不是原來(lái)的1/2，表明接線存在問(wèn)題，需進(jìn)一步檢查。

3.2 電壓交叉檢查方法

三相三線有功電能表帶電運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)接線盒，旋松A相和C相電壓接線螺釘，抽出A相和C相電壓進(jìn)線，相互交換后再插入孔中適當(dāng)旋緊螺釘，使2個(gè)元件的電壓交叉，這時(shí)接線方式變?yōu)閁cba，此時(shí)計(jì)量的功率為

P′ =P1+P2

=UcbIacos(90°+φa)+UabIccos(90°-φc)

=0

(11)

此時(shí)電能表停轉(zhuǎn)，如果A相和C相電壓進(jìn)線交換后，電能表停轉(zhuǎn)，則表明交換前的接線正確。

但是這種方法有時(shí)候會(huì)失敗，因?yàn)閭€(gè)別故障接線時(shí)，A相和C相電壓接線交換后也會(huì)停轉(zhuǎn)。例如Ia和Ic同時(shí)反向時(shí)，計(jì)量的功率為

P′ =P1+P2

=UabIacos(150°-φa)+UcbIccos(150°+φc)

(12)

這種情況下，電能表轉(zhuǎn)速與正確時(shí)轉(zhuǎn)速相同，但是反轉(zhuǎn)。若在此種錯(cuò)誤情況下采用電壓交叉檢查法，a相和c相電壓進(jìn)線交換，此時(shí)計(jì)量的功率為

P′ =P1+P2

=UcbIacos(90°-φa)+UabIccos(90°+φc)

=0

(13)

此時(shí)電能表同樣停轉(zhuǎn)。因此，電壓交叉檢查方法在個(gè)別故障時(shí)會(huì)失敗。

4 退補(bǔ)電量的計(jì)算

在錯(cuò)誤接線時(shí)，電能表記錄了電量W′值，它與沒(méi)有記錄的真實(shí)電量W存在以下關(guān)系：

(14)

由于W不能重新測(cè)量，求出K才能計(jì)算出W值，K代表電量更正系數(shù)，可以采用以下2種方法求得。

a.測(cè)試法

原有電能計(jì)量裝置接線方式不變，按正確接線接入一只同型號(hào)的電能表，準(zhǔn)確度等級(jí)不低于原運(yùn)行的電能表。運(yùn)行一段時(shí)間后，用正確接線電能表記錄的電量值，便得到了更正系數(shù)K。

b.計(jì)算法

更正系數(shù)為

(15)

式中：P為電能表正確接線時(shí)的功率；P′為電能表錯(cuò)誤接線時(shí)的功率；W為負(fù)載的實(shí)際用電量；W′為電能表在錯(cuò)誤接線情況下記錄的電量。

一般通過(guò)故障接線時(shí)接入電能表所有電流、電壓間的相量圖求出P′，從而再算出K[4]。已知K值以及電壓互感器的變比KU和電流互感器的變比KI可算出該抄表期內(nèi)用戶的真實(shí)用電量W。

W=W′K

(16)

即通過(guò)更正系數(shù)K，可以從虛假電能量W′中算出用戶所用的真實(shí)用電量W。

5 結(jié)束語(yǔ)

電能計(jì)量工作的公平、公正、準(zhǔn)確與可靠，關(guān)系到電力公司與用電客戶雙方的經(jīng)濟(jì)利益[5]。在電能表的安裝過(guò)程中，要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正電能表的錯(cuò)誤接線，善于根據(jù)計(jì)量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)例的測(cè)量數(shù)據(jù)，繪制出相應(yīng)的相量圖和接線圖，進(jìn)行功率分析，并對(duì)錯(cuò)誤接線時(shí)的電能進(jìn)行更正，達(dá)到正確計(jì)量的目的。

[1] 滿 娜.減小電能計(jì)量誤差的措施[J].東北電力技術(shù)，2007，28(10)：45-46.

[2] 趙光艷，王 玲，張艷春.電能計(jì)量裝置接線分析[J].東北電力技術(shù)，2005，26(12)：44-46.

[3] 陳玥名，施貴軍，崔廣泉.高壓電流互感器一次繞組誤接線分析[J].東北電力技術(shù)，2011，32(2)：25-27.

[4] 丁恒春,龐富寬,田海亭,等.三相三線靜止式多功能電能表錯(cuò)誤接線時(shí)退補(bǔ)電量算法研究[J]. 電測(cè)與儀表，2016，53(1) ：70-74.

[5] 田 奎，張 艷，薛麗敏，等.電能表檢定裝置故障特點(diǎn)分析及解決方案[J].東北電力技術(shù)，2016，37(1)：47-49.

Analysis and Judgement on Wrong Connection of Three-phase Three-wire Kilowatt-hour Meter

WANG Honglian1，CHEN Hu2，HE Wei1

(1.Chongqing Electric Power College, Chongqing, 400053，China；2.Chongqing Rail Transit Corporation(Group)Co.,Ltd., Chongqing 400042，China)

Correct metering of energy metering device relates to the vital interests of the electricity companies and power users. In this paper, by analyzing the connection diagram, vector diagrams, the common wrong connection，power and correction coefficient of three-phase three-wire kilowatt-hour meter are introduced , the easy way to check wrong connection of three-phase three-wire kilowatt-hour meter, the calculations of power’s return and addition are proposed , which offer a reference for electric energy measuring work.

energy measurement; three-phase three-wire;wrong connection

TM933.4

A

1004-7913(2017)01-0043-04

王洪蓮(1983)，女，碩士，主要從事電力電子與電力傳動(dòng)、電能計(jì)量教學(xué)工作。

2016-10-22)