三相三線有功電能表常見錯誤接線分析

張靜

摘要：電能計量裝置的計量準(zhǔn)確與否直接關(guān)系到供用電雙方的經(jīng)濟利益，影響電力企業(yè)電費的及時回收，因此預(yù)防和避免電能表故障及差錯成為電能計量工作的重要內(nèi)容。文章通過分析電能表的電壓、電流相量圖，計算功率表達(dá)式及更正系數(shù)的方法，分析了典型的錯誤接線情況，并介紹了退補電量的計算方法，然后提出了錯誤接線的防范對策。

關(guān)鍵詞：三相三線有功電能表;相量圖;錯誤接線;電量追補;電能計量裝置 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM933 文章編號：1009-2374（2016）04-0133-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.067

電能表是電能計量的重要器具，它的準(zhǔn)確可靠直接關(guān)系到供用雙方的利益，是供用雙方關(guān)注的焦點，同時也是計量工作的重點。在日常、檢測和維護(hù)工作中，經(jīng)常接觸到計量高電壓、大容量的三相三線有功電能表錯誤接線。在這種錯誤的運行狀態(tài)下，即使電能表和互感器本身的準(zhǔn)確度很高，也達(dá)不到準(zhǔn)確計量的目的。錯誤接線常常會使計量的電能值發(fā)生錯誤甚至無法計量，嚴(yán)重的還可能造成人身傷亡或儀器儀表、設(shè)備的損壞，同時也會給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟損失。因此判斷和分析電能計量裝置接線錯誤類型，并對錯誤電量進(jìn)行準(zhǔn)確計算，是保證供用電雙方利益的關(guān)鍵。

1 三相三線有功電能表正確接線

在電力系統(tǒng)和電力用戶中，計量裝置的錯誤接線是有可能發(fā)生的，若有人為竊電的話，錯誤的接線更是花樣百出。單相電能表或直接接入式三相表，其接線較為簡單，差錯少，即使接線有錯誤也比較容易發(fā)現(xiàn)和改正;而高壓大工業(yè)用戶所使用的經(jīng)互感器接入的三相三線有功電能表，則比較容易發(fā)生錯誤接線。因為是電流、電壓二次回路兩者的結(jié)合，再加上極性反接和斷線等就有很多種可能的接線方式。

1.1 三相三線有功電能表的正確接線

圖1是三相三線有功電能表經(jīng)電流互感器和電壓互感器計量系統(tǒng)中有功電能表的接線圖：

在沒有中性線的三相三線系統(tǒng)中，IU+IV+IW=0，因此不論負(fù)載是否對稱，都可以不用其中一相電流就能準(zhǔn)確計量三相電能。

不論負(fù)載是否對稱，三相三線有功電能表計量的功率是元件1和元件2各自計量的功率之和，即電能表計量的功率表達(dá)式是P=UUVIU+UWVIW。

1.2 三相三線有功電能表接線的判別方法

對于三相三線有功電能表的帶電檢查，需要經(jīng)過對相關(guān)數(shù)據(jù)的測量和對各相量的分析，才可以得出錯誤接線的接線方式。在這里，我們主要分析的是電能表有計量的情況，在此情況下需要測試的有關(guān)數(shù)據(jù)有各線電壓值、電流值、UUV與IU相量夾角、UWV和IW的相量夾角、UUV與UWV的相量夾角。具體分析步驟如下：

三相三線帶電線路檢查，相關(guān)數(shù)據(jù)測量。需要測量的數(shù)據(jù)有：（1）測量電能表接線盒上各線電壓：UUV、UVW、UWU;（2）測量各電流值：IU、IW;（3）測量相關(guān)相角：UUV與IU相量夾角、UWV和IW的相量夾角、UUV與UWV的相量夾角。

根據(jù)以上步驟可畫出相量圖，計算得出功率表達(dá)式。

1.3 正確接線的相量圖

根據(jù)上述步驟，可畫出正確接線情況下的相量圖如圖2。

三相三線（兩元件）有功電能表計量元件1和元件2計量的功率分別是：

1.4 錯誤接線的更正系數(shù)

錯誤接線的更正系數(shù)K是在同一功率因數(shù)下，電能表正確接線應(yīng)計量的電能值A(chǔ)與錯誤接線時電能表所計量的錯誤電能值之比，即：

根據(jù)上述公式，K可以理解為，正確接線應(yīng)計量的電能值A(chǔ)是錯誤接線時電能表實際記錄的錯誤電能值的多少倍，所以根據(jù)K和就可以算出正確的電能值，從而進(jìn)一步計算應(yīng)退補的電能值。

K的值存在以下規(guī)律：（1），表明計量裝置少記電量;（2），表明計量裝置計量正確;（3），表明計量裝置多記電量;（4），表明計量裝置反轉(zhuǎn)。

2 常見錯誤接線及更正系數(shù)

2.1 短路及開路

依據(jù)1.2三相三線有功電能表接線的判別方法，測量各個數(shù)據(jù)，判斷電能表接線是否存在問題，首先應(yīng)判斷電能表接線是否存在開路和短路情況：（1）如果測量出的電壓缺少UUV或UVW項，即UUV或UVW的值為零，則可能是U相或W相開路;若電壓值UUV、UVW為1/2倍的額定電壓值，則可能是V相電壓開路。（2）如果測量出的電流IU、IW有一項缺項，即有一項測量值為0，則可能是對應(yīng)的電流線路有短路。

2.2 電壓回路接線錯誤

2.2.1 接入電能表電壓端鈕相序為U、W、V。接入電能表電壓端鈕相序為U、W、V時，其接線圖和相量圖如圖3所示：

由圖3可知，第一元件電壓UUW和電流IU的夾角為，第二元件電壓UVW和電流IW的夾角為，得到錯誤接線的功率表達(dá)式和更正系數(shù)：

錯誤接線時的功率表示此時電表停轉(zhuǎn)，無法通過更正系數(shù)來求得正確接線時的功率，為追收電費帶來一定程度的障礙。

2.2.2 接入電能表電壓端鈕相序為V、W、U。接入電能表電壓端鈕相序為V、W、U時，其接線圖和相量圖如圖4所示：

由功率表達(dá)式可推導(dǎo)出：（1）當(dāng)負(fù)載為感性且時或負(fù)載為容性且時，表計量正確，但后者使表反轉(zhuǎn)。（2）當(dāng)負(fù)載為感性且時，表不轉(zhuǎn);當(dāng)時，表反轉(zhuǎn)。

2.2.3 接入電能表電壓端鈕相序為W、V、U。接入電能表電壓端鈕相序為W、V、U時，其接線圖和相量圖如圖5所示：

錯誤接線時的功率表示此時電表停轉(zhuǎn)，無法通過更正系數(shù)來求得正確接線時的功率，為追收電費帶來一定程度的障礙。

2.3 電流回路接線錯誤

2.3.1 U相電流短接。

由圖6可知，加在第一元件的電壓和電流分別為UUV和-IU，其夾角是;第二元件上的電壓和電流為分別為UWV和IW，其夾角是，所以該錯誤接線的功率表達(dá)式和更正系數(shù)分別為：

由功率表達(dá)式可推導(dǎo)出：（1）當(dāng)時，電表不轉(zhuǎn)，無法通過更正系數(shù)來求得正確接線時的功率。（2）當(dāng)負(fù)載為感性且時，計量正確;負(fù)載為容性且cosφ=0.5時，表反轉(zhuǎn)，K=-1。（3）負(fù)載為感性，時，表正轉(zhuǎn);負(fù)載為容性，時，表反轉(zhuǎn);（4）當(dāng)時，表快;當(dāng)時，表慢。

2.3.2 W相電流反接。

由圖7可知，加在第一元件的電壓和電流分別為UUV和IU，其夾角是;第二元件上的電壓和電流分別為UWV和-IW，加在第二元件上的電流反向，故其夾角是，所以該錯誤接線的功率表達(dá)式和更正系數(shù)分別為：

由功率表達(dá)式可推導(dǎo)出：（1）當(dāng)時，電表停轉(zhuǎn)，無法通過更正系數(shù)來求得正確接線時的功率。（2）當(dāng)負(fù)載為感性且時，表反轉(zhuǎn)，K=-1;負(fù)載為容性且時，計量正確。（3）負(fù)載為感性，時，表反轉(zhuǎn);負(fù)載為容性，時，表正轉(zhuǎn)。（4）當(dāng)時，表快;當(dāng)時，表慢。

2.3.3 U、W兩相電流互換。

（

由圖8可知，加在第一元件和第二元件上的電壓分別為和，由于U、W兩相電流互換，所以電流向量分別為和。第一元件電壓和電流的夾角為，第二元件電壓和的夾角為，所以該錯誤接線的功率表達(dá)式和更正系數(shù)分別為：

錯誤接線時的功率表示此時電表停轉(zhuǎn)，無法通過更正系數(shù)來求得正確接線時的功率，為追收電費帶來一定程度的障礙。

3 差錯電量的退補

對電能表錯誤接線進(jìn)行分析的目的之一就是依據(jù)錯誤接線的計量情況求出實際電能值，使差錯電量得以退、補。

“退補電量”指的是根據(jù)計量裝置故障接線時所計量的錯誤電能值，計算用戶的真實用電量A，并且退還多交電費或補齊少交電費的過程。

退補電量的計算公式為：

在計算錯誤接線功率的時候，代入的電壓和電流值，必須是在錯誤接線時間段內(nèi)電壓和電流測量值的算術(shù)平均值。三相三線電能表應(yīng)以線電壓代入計算，三相四線電能表應(yīng)以相電壓代入計算。

另外還存在一種情況，當(dāng)錯誤接線功率時，電能表不轉(zhuǎn)動，更正系數(shù)在實數(shù)范圍內(nèi)無法求出，不能根據(jù)上述計算公式來確定退補電量。此時應(yīng)認(rèn)真復(fù)核分析，弄清發(fā)生錯誤接線的時間，再與用戶充分溝通，以錯誤接線前的平均用電量作參考來進(jìn)行電量的退補。

4 錯誤接線防范對策

相量法是檢查三相三線有功電能表接線是否正確的有效工具，但相量圖法有一個缺點就是它要求電能表已經(jīng)投入使用，有電壓和電流。但是在電能表的安裝和驗收時通常電能表還未投入使用，所以驗收時可做升流實驗來初步判斷接線是否正確。

嚴(yán)格規(guī)范電能計量裝置的安裝，確保電能計量裝置無缺陷投入運行是防止電能表錯誤接線的有效手段。根據(jù)規(guī)范安裝電能計量裝置，防范錯誤接線的要求，提出以下對策：（1）嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)程進(jìn)行計量裝置的設(shè)計審查、安裝和驗收，嚴(yán)防出現(xiàn)互感器錯發(fā)、錯裝或同一組互感器變比不同等惡性差錯。（2）加強電能表、互感器二次回路、二次負(fù)荷的現(xiàn)場檢驗，以便及時監(jiān)督檢查發(fā)現(xiàn)問題。（3）封閉電能計量裝置的關(guān)鍵部位，采用高質(zhì)量的牢固鉛封，防止人為更改計量裝置接線。（4）推廣使用誤差穩(wěn)定、精確度高、性能優(yōu)良的計量產(chǎn)品，制定電能表檢定、檢修工作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，加強各工序工作質(zhì)量監(jiān)督，完善實驗制度，提高檢定工作質(zhì)量。（5）完善計量管理制度。一是明確工作要求，使電能計量各個環(huán)節(jié)的工作條理有序，職能層次分明，減少各個環(huán)節(jié)工作的重疊和漏洞，提高整體工作效率;二是使電能計量管理標(biāo)準(zhǔn)化、精細(xì)化、專業(yè)化，使每一項工作有章可循，有據(jù)可查，并且有人負(fù)責(zé)和監(jiān)督。

5 結(jié)語

電能計量裝置正常運行及其故障接線分析和判斷，是計量技術(shù)工作中極其重要的組成部分，計量裝置的規(guī)范化管理也是供電企業(yè)必須解決的一個難題，這其中包括對檢定、安裝、運維等眾多環(huán)節(jié)的深層次理解和對這些環(huán)節(jié)高標(biāo)準(zhǔn)的審查。只有這樣，才能減少計量裝置的故障發(fā)生率，為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，為國家節(jié)省更多的自然資源，并為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）