淺析電子式電能表為什么會出現正反方向電量

摘要:電源是單方向供電,電子式電能表卻出現正反兩個方向計量。對大家提出的諸多疑點經現場調查和試驗,逐一被排除。最后問題的焦點集中到電能表的三相四線制標準接線方式上,這種接線方式在三相負荷不對稱,有一相或兩相電流為零的情況下,電流互感器二次回路中出現反方向電流,導致電能表反向計量,為此對這種接線方式提出質疑。

關鍵詞:接線方式問題分析技術措施

供電與用電的需求是通過電能表進行計量的,計量的準確與否,除與電能表和互感器本身的誤差有關外,還與接線方式有著直接關系。過去使用機械式電能表對低壓三相四線制供電方式進行電能計量時,在教科書和培訓講義中,一致認為是計量標準接線方式,而今天應用電子式電能表進行計量時卻發現,在單方向電源供電的情況下,電子式電能表卻出現反向電量問題。針對電能計量的標準接線方式與電能表出現反方向電量的問題進行詳細分析,并提出改進技術措施,以保證電能計量正確。

1. 問題提出及分析

這是一家高供低計的電力用戶,電能計量采用的是電子式電能表,其本身具有四象限、正反向計量等功能。現場電能計量接線方式見圖1所示。三相四線制電能計量表達式為:

(1)式中:Uao、Ubo、Uco— 每相電壓繞組承受的相電壓;

Ia、Ib、Ic — 流過每相電流繞組的相電流;

Φa、Φb、Φc — 每相負荷功率因數角。

運行中發現電能表正反方向都在進行計量,只不過是反向電量比正向電量要少很多。單方向電源供電,電能表怎么會出現反向計量問題?為此對表計本身的硬件和軟件、計量互感器的極性和電能表的誤差進行了測試和校驗,在諸多疑點均被排除的情況下,問題逐漸集中到圖1的接線方式上,可以說電流互感器二次側沒有流過反向電流,電能表是不會反方向計量的,一次側電流方向沒有改變,二次側電流方向又是怎么改變的?這樣問題的中心又聚焦到電流回路中。為便于分析問題,省略去電壓回路,將電流互感器等效為電流源,見圖2所示。

在一個閉合的電流回路中,依據基爾霍夫電流定律:流入節點的電流應等于流出節點的電流。如果二次電流方向改變,只有一種可能,在三相電流回路中,其中有一相或兩相電流為零,即設,,這樣當A相電流流入到節點d時,電流分成3路()分別經B相、C相和公共回路流回到A相終點。即,各支路電流的大小主要取決于各自回路阻抗。通過圖2(b)的向量圖可以寫出這時的三相功率表達式,即

(2)

從(2)式中可以看出,對機械式電能表來講,功率P2和P3所產生的是反方向力矩,抵消P1所產生的轉動力矩。當反方向力矩之和大于轉動力矩時,電能表就會出現反轉,造成電量丟失。對電子式多功能電能表來講,無疑就會出現反向電量。

2. 技術措施

發生這種現象,一般是在動力負荷不用電的情況下,單相負荷如:照明、空調、冰箱、熱水器以及其它用電設備在三相電路中分布不均或用電時間不一致所造成的。為防止電流互感器的二次電流相與相之間相互流動,造成錯誤計量,三相電流回路必須各自獨立,這樣無論負荷在運行中怎樣變化,均能滿足計量表達式(1)的要求,方能保證計量正確。見圖3所示。

結束語:

無論單相制、三相三線制或三相四線制電能計量,必須保證電流回路的獨立性,否則在特定的運行方式下就有可能發生不正確計量。另外談及一下個人看法,目前國內很多類型的電能表,為保證停電顯示在電表中加裝電池,這樣一方面提高了成本,也不利于環保,目前我國電網供電可靠率基本上達到百分之九十八以上,加裝停電顯示電池已經沒有什么意義。目前歐洲使用的電表不允許加裝電池,甚至對焊錫所含有鉛的成分都有明確說明,我們也應該借鑒一下,以提高環保意思。

作者簡介:陳金林、1969年出生、男、工程師,本科,上饒供電公司抄表分公司經理,主要從事用電工程技術及營銷管理。