基于PEC-H3A校驗(yàn)儀的三相四線電能表防誤接線方法分析

摘 要：電能表作為電力用戶的電能計(jì)量工具，需保證其計(jì)量準(zhǔn)確性。排除不可抗因素，電能表安裝接線的正確與否是影響電能表計(jì)量準(zhǔn)確性的重要原因之一，而三相四線電能表的接線尤其容易出錯。鑒于此，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際操作，總結(jié)了一種基于PEC-H3A校驗(yàn)儀的三相四線電能表防誤接線分析方法，為廣大電力從業(yè)者開展三相四線電能表防誤接線工作提供了一種實(shí)用型方法。

關(guān)鍵詞：三相電能表；接線；校驗(yàn)儀；防誤分析

中圖分類號：TM933" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1671-0797（2024）16-0012-03

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.16.004

0" " 引言

電能是當(dāng)今社會生產(chǎn)生活的主要能源，電能表作為用戶用電量的計(jì)量工具雖然是自動計(jì)量電能，但接線是從業(yè)人員人工操作安裝的，所以接線質(zhì)量因人而異。如何在大量的裝表工作中保持電能表安裝的正確性是一個值得研究的問題。從現(xiàn)場反饋的數(shù)據(jù)來看，三相四線電能表的接線非常容易出錯。電能表接線如若出錯，就會直接導(dǎo)致電能計(jì)量不準(zhǔn)，影響電費(fèi)的正確結(jié)算。為應(yīng)對此種情況，即在保障工作量的情況下還要保證工作質(zhì)量，杜絕人為因素導(dǎo)致的接線問題，十分有必要提供一套防誤接線分析方法，讓現(xiàn)場作業(yè)人員按圖索驥即可[1]。

1" " 三相四線電能表概述

1.1" " 電能表接線原理

三相四線電能表接線較為復(fù)雜，如圖1所示，A、B、C、D四根電線分別為入戶的三相電線及N線，序號①～⑨分別對應(yīng)三相電能表A、B、C三根相線的端口接線柱，⑩表示接N線的兩個接線柱。由于電能表就是用來測量三相電流和電壓的裝置，所以其內(nèi)部就相當(dāng)于內(nèi)置了三組電流互感器和三組電壓互感器。對于電流互感器，A、B、C三相進(jìn)線的接線方式相同，本文對于接線方式的講解就以A相進(jìn)線為例。

由于電流是通過電流互感器測得的，A相進(jìn)線是電流互感器的一次側(cè)，因此需要將A相線接入電流互感器一次側(cè)的一端，再從一次側(cè)另一端將該相線接引出來，這樣形成一個串聯(lián)的回路，與之對應(yīng)的具體接線形式就是：A相線進(jìn)戶前先接①端口接線柱，再從③端口接線柱引出來，A相線進(jìn)入用戶側(cè)。對于電壓互感器則需要并聯(lián)接入，因此需要一個接地點(diǎn)即接N線，具體接線方式就是從A相線接一根電壓采集點(diǎn)至端口②作為電壓互感器的一次側(cè)進(jìn)線，再在其一次側(cè)另一端接到端口⑩，通過端口⑩接N線形成回路。在實(shí)際作業(yè)中，電能表①②端口的接線柱是短接起來的，這樣就不用額外接線作為電壓的一次側(cè)輸入。因此，實(shí)際工作中三相四線電能表正確的接線就是A相線由端口①進(jìn)入三相電能表后從端口③接入三相電能表；B相線由端口④進(jìn)入三相電能表后從端口⑥接入三相電能表；C相線由端口⑦進(jìn)入三相電能表后從端口⑨接入三相電能表[2-3]。

1.2" " 接錯線的影響

三相電能表對電能的計(jì)量實(shí)際上就是通過每相測得的電流和電壓計(jì)算出功率，再乘以時間計(jì)算出具體的電能。功率計(jì)算公式如下：

PA=UAIAcos φA，PB=UBIBcos φB，PC=UCICcos φC，P總=PA+PB+PC

式中：UA、UB、UC分別為A、B、C三相電壓；IA、IB、IC分別為A、B、C三相電流；φA、φB、φC分別為A、B、C三相電流電壓夾角。

由該公式可知，三相電能表的總功率為單相功率之和，單相功率的計(jì)算為每相的電流乘以各自的電壓再乘以其功率因數(shù)。如果接線出現(xiàn)錯誤，就會使計(jì)算的數(shù)值與實(shí)際不符，因此會出現(xiàn)電能計(jì)量的錯誤，這將嚴(yán)重影響電費(fèi)計(jì)價的正確性。

2" " PEC-H3A校驗(yàn)儀概述

2.1" " PEC-H3A校驗(yàn)儀簡介

PEC-H3A校驗(yàn)儀是一款由北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的便攜式三相電能表校驗(yàn)儀，如圖2所示，其除了表體主體，還有三根電流鉗表以及三根電壓測量線。該校驗(yàn)儀功能強(qiáng)大，本工作只用到其測量U、I、P、Q、φ、F等電工參數(shù)的基本功能。

2.2" " PEC-H3A校驗(yàn)儀使用方法

針對PEC-H3A校驗(yàn)儀的使用，首先使用前要對儀器的外觀、合格證、試驗(yàn)證進(jìn)行檢查，確保其功能正常。然后進(jìn)行接線，將測量電壓的四根表筆分別插入校驗(yàn)儀電壓輸入端口的黃、綠、紅、黑四個端口，再將測量筆依次接入A、B、C、D三相出線端，同樣，將電流鉗表分別插入校驗(yàn)儀電流輸入端口的黃、綠、紅三個端口，再分別將表筆按進(jìn)線方向鉗在表后的A、B、C三根相線上。此時，調(diào)整校驗(yàn)儀相應(yīng)模式就會輸出所測量的表后三相電壓、電流、功率等；并且會輸出六角圖，根據(jù)現(xiàn)場的六角圖可判斷接線是否正確。通常正確接線的六角圖如圖3所示。

如圖3所示，正確接線的六角圖以A相電壓為基準(zhǔn)0°，A、B、C三相電壓應(yīng)該順時針排列且大約互成120°角，A、B、C三相電流也應(yīng)該順時針排列且大約互成120°角。且由于用戶負(fù)荷多為感性負(fù)荷，因此電流通常滯后電壓一個角度即φA、φB、φC，且角度φA、φB、φC大致相等。

3" " 常見接線錯誤分析及防控措施

前文介紹了PEC-H3A校驗(yàn)儀的使用，可以知道該校驗(yàn)儀能夠輸出表后線路的電壓電流六角圖，而六角圖能夠直觀地反映接線是否正確，只要對比校驗(yàn)儀所顯示的六角圖與正確接線六角圖就可以輕松判斷出本次安裝接線是否正確。對于一些常見錯誤接線，六角圖所展示的相量關(guān)系并不相同，電力工作者不僅要會判斷接線是否正確，還要根據(jù)錯誤接線的六角圖判斷接線出現(xiàn)了何種問題，并做出改正即防誤接線。下文對實(shí)際現(xiàn)場遇到的部分常見接線錯誤進(jìn)行了總結(jié)分析。

分析一：某次測量得到的六角圖如圖4所示。

首先第一眼看去，本次測量所得六角圖與正確接線六角圖有很大區(qū)別，因此初步確認(rèn)接線出現(xiàn)錯誤。接著根據(jù)具體測量數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)性分析，本次測量線電壓U12=U23=U31=379 V，相電壓U1=U2=U3=219 V，且結(jié)合圖中電壓相量可知電壓相序?yàn)檎嘈?。儀器測得電流I1=4.7 A，I2=5.1 A，I3=5 A，且測量的電流互感器三相變比均為30：1，本次測量的基準(zhǔn)電壓取黃色表筆的測量值即U1。I1滯后U1的夾角φ1為20.1°，I2滯后U1的夾角φ2為322.1°，I3滯后U1的夾角φ3為261.3°。換算可得φA=20.1°，φB=202.1°，φC=21.3°。

綜合判斷，由于電壓相位正確，其接線正確，由基準(zhǔn)電壓得到的φA、φB、φC與原本應(yīng)該相差不大，結(jié)果卻是φB與正確值相差了180°，由此可以判斷出是B相接線反了。此時現(xiàn)場工作人員就可將B相電流進(jìn)線和出線調(diào)轉(zhuǎn)一下接線順序以改正誤接線。

分析二：某次測量得到的六角圖如圖5所示。

首先還是與正確六角圖對比發(fā)現(xiàn)差距較大，初步斷定接線錯誤，再仔細(xì)分析測量的數(shù)據(jù)。本次測量相電壓U1=413 V，U2=241 V，U3=412 V，儀器檢測相序?yàn)檎?，儀器測得電流I1=4.9 A，I2=4.8 A，I3=4.6 A，且測量的電流互感器三相變比均為30：1，本次測量的基準(zhǔn)電壓取黃色表筆的測量值即U1。I1滯后U1的夾角φ1為39.1°，I2滯后U1的夾角φ2為156.5°，I3滯后U1的夾角φ3為279.4°。

綜合分析可知，本次測量的A、B、C三相電流為順時針排列且大約互成120°角，無問題。由測量的電壓值可知U1、U3為線電壓，U2為相電壓，根據(jù)相量圖5中電流相位標(biāo)記的A、B、C三相相電壓相量可以得知線電壓U1、U3相位正確，但相電壓U2反向，故判斷為B相電壓相線與中性線接反了。此時現(xiàn)場工作人員就可將B相電壓進(jìn)線和中性線調(diào)轉(zhuǎn)一下接線順序以改正誤接線。

分析三：某次測量得到的六角圖如圖6所示。

與正確六角圖對比發(fā)現(xiàn)差距較大，初步斷定接線錯誤，進(jìn)而分析測量數(shù)據(jù)。本次測量線電壓U12=

U23=U31=382 V，相電壓U1=U2=U3=221 V，儀器檢測相序?yàn)槟妫瑑x器測得電流I1=4.9 A，I2=5.1 A，I3=4.7 A，且測量的電流互感器三相變比均為30：1，本次測量的基準(zhǔn)電壓取黃色表筆的測量值即U1。I1滯后U1的夾角φ1為309°，I2滯后U1的夾角φ2為251.2°，I3滯后U1的夾角φ3為197.4°。

綜合分析可知，由于電壓相序?yàn)槟妫以坏碾妷簽閁A，因此可以判斷U1=UA，U2=UC，U3=UB，電流互感器變比一致表示正常，由于圖3中無I1這條電流相量，且I1相量與圖3中的IB大致反向，可以斷定IB接線反了。同理可得IA接線也反了，因此此時有三點(diǎn)錯誤需要改正：一是調(diào)換元件二和元件三的接線位置，二是調(diào)換B相電流進(jìn)出線方向，三是調(diào)換A相進(jìn)出線接線方向。

4" " 結(jié)束語

本文首先介紹了三相四線電能表及其工作原理和接線順序，其次介紹了一款本單位現(xiàn)場用作三相四線電能表防誤校核的工具，即PEC-H3A校驗(yàn)儀，詳細(xì)介紹了該儀器的性能及使用方法，并且還針對性地給出了使用該儀器進(jìn)行防誤接線校核時的判斷標(biāo)準(zhǔn)，即對比正確接線時的電流電壓相位關(guān)系六角圖。最后，根據(jù)實(shí)際工作數(shù)據(jù)，本文給出了三種常見的接線錯誤，將這三種接線下的六角圖與標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行對比，找出不同點(diǎn)并判斷出每種不同點(diǎn)對應(yīng)的誤接線情況，以便根據(jù)判斷結(jié)果做出接線修正，成功高效地防止了三相四線電能表的誤接線。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 李明珠，孫葦庭，張夢瑤.三相四線有功電能表的幾種誤接線計(jì)量分析[J].電工技術(shù)，2020（22）：126-128.

[2] 張沖，于濤.分析裝表接電過程中錯誤接線的原因和危害[J].電子測試，2019（17）：110-111.

[3] 張強(qiáng)，于寧，崔暉，等.基于大數(shù)據(jù)的三相電能表錯接線識別軟件的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J].電測與儀表，2018，55（6）：110-115.

收稿日期：2024-04-19

作者簡介：李鳳蓮（1983—），女，廣東江門人，工程師，從事裝表接電及計(jì)量自動化方面的工作。