三相三線有功電能表錯誤接線分析與判斷

王洪蓮，陳 虎，何 偉

(1．重慶電力高等專科學校， 重慶 400053；2．重慶市軌道交通(集團)有限公司， 重慶 400042)

三相三線有功電能表錯誤接線分析與判斷

王洪蓮1，陳 虎2，何 偉1

(1．重慶電力高等專科學校， 重慶 400053；2．重慶市軌道交通(集團)有限公司， 重慶 400042)

電能計量裝置的正確計量關系到電力企業和電力用戶的切身利益。結合接線圖、相量圖，總結三相三線有功電能表常見的錯誤接線方式，檢查三相三線有功電能表錯誤接線的簡單方法以及退補電量的計算，為電能計量工作提供參考。

電能計量；三相三線；錯誤接線

三相三線兩元件有功電能表計量裝置適用于中性點絕緣系統，一次供電系統中沒有接地線，如我國城鄉35 kV、10 kV配電網都屬于此類接線。該系統能基本保證ia+ib+ic=0，僅用兩個元件就能正確計量三相電能，而且為高供高計，電能表安裝在用戶變壓器的高壓側。我國配電網的大用戶普遍采用高供高計形式，電壓互感器、電流互感器的倍率大[1]，往往表計計度值“差之分毫”，卻可能導致最終電量“失之千里”，因此應該對三相三線兩元件有功電能計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，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，U12=Uab、U32=Ucb、I1=Ia、I2=Ic。

2 三相三線有功電能表錯誤接線分析

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，電壓Uab=0。

錯誤接線情況下的功率表達式為

P′ =P2=UcbIccos(30°-φc)

(4)

更正系數為

(5)

這種情況下：

a.當負載為容性，cosφ=0.5時，表不轉；cosφ>0.5時，表正轉；cosφ<0.5時，表反轉。

b.當負載為感性，cosφ=0.5時，計量正確；cosφ>0.5時，表反轉；cosφ<0.5時，表正轉。

(a)接線圖

(b)相量圖圖2 第一元件電壓進線斷的接線圖和相量圖

c.當負載為感性，cosφ=0.189時，計量正確但表反轉。

2.2 電流繞組進出線反接

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

P′ =P1+P2

=U12I1cos(30°+φa)+U32I3cos(150°+φc)

(6)

=-U線I線sinφ

更正系數為

(7)

這種情況下：

a.當cosφ=1時，表不轉。

b.當0< cosφ<1時，當負載為感性時，表反轉；如果負載為容性，表正轉。

c.當cosφ>0.5時，表快。

d.當cosφ<0.5時，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。

錯誤接線情況下的功率表達式為

P′ =P1+P2

=U12I1cos(150°-φa)+U32I3cos(30°+φc)

(8)

=0

更正系數為

(9)

此時電能表停轉。

可以類推，三相三線有功電能表任意兩相電壓換相時，電能表停轉。

3 檢測三相三線有功電能表錯誤接線常用方法

(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)

轉速剛好是正確轉速的一半。因此可以通過斷B相電壓時電能表轉盤轉速的情況來檢查接線，若轉速不是原來的1/2，表明接線存在問題，需進一步檢查。

3.2 電壓交叉檢查方法

三相三線有功電能表帶電運行時，打開接線盒，旋松A相和C相電壓接線螺釘，抽出A相和C相電壓進線，相互交換后再插入孔中適當旋緊螺釘，使2個元件的電壓交叉，這時接線方式變為Ucba，此時計量的功率為

P′ =P1+P2

=UcbIacos(90°+φa)+UabIccos(90°-φc)

=0

(11)

此時電能表停轉，如果A相和C相電壓進線交換后，電能表停轉，則表明交換前的接線正確。

但是這種方法有時候會失敗，因為個別故障接線時，A相和C相電壓接線交換后也會停轉。例如Ia和Ic同時反向時，計量的功率為

P′ =P1+P2

=UabIacos(150°-φa)+UcbIccos(150°+φc)

(12)

這種情況下，電能表轉速與正確時轉速相同，但是反轉。若在此種錯誤情況下采用電壓交叉檢查法，a相和c相電壓進線交換，此時計量的功率為

P′ =P1+P2

=UcbIacos(90°-φa)+UabIccos(90°+φc)

=0

(13)

此時電能表同樣停轉。因此，電壓交叉檢查方法在個別故障時會失敗。

4 退補電量的計算

在錯誤接線時，電能表記錄了電量W′值，它與沒有記錄的真實電量W存在以下關系：

(14)

由于W不能重新測量，求出K才能計算出W值，K代表電量更正系數，可以采用以下2種方法求得。

a.測試法

原有電能計量裝置接線方式不變，按正確接線接入一只同型號的電能表，準確度等級不低于原運行的電能表。運行一段時間后，用正確接線電能表記錄的電量值，便得到了更正系數K。

b.計算法

更正系數為

(15)

式中：P為電能表正確接線時的功率；P′為電能表錯誤接線時的功率；W為負載的實際用電量；W′為電能表在錯誤接線情況下記錄的電量。

一般通過故障接線時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可算出該抄表期內用戶的真實用電量W。

W=W′K

(16)

即通過更正系數K，可以從虛假電能量W′中算出用戶所用的真實用電量W。

5 結束語

電能計量工作的公平、公正、準確與可靠，關系到電力公司與用電客戶雙方的經濟利益[5]。在電能表的安裝過程中，要及時發現和糾正電能表的錯誤接線，善于根據計量現場實例的測量數據，繪制出相應的相量圖和接線圖，進行功率分析，并對錯誤接線時的電能進行更正，達到正確計量的目的。

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

[2] 趙光艷，王 玲，張艷春.電能計量裝置接線分析[J].東北電力技術，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，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誤接線時退補電量算法研究[J]. 電測與儀表，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分析及解決方案[J].東北電力技術，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、電能計量教學工作。

2016-10-22)