逆相序對電表計量的影響

張冬

摘?要：本文介紹了在日常電度表接線中常出現的逆相序問題的定義，并通過電度表對有功電度和無功電度的計量原理，從理論上分析了逆相序對各種電度表計量的影響，并提出了相應的防范措施和應對辦法。

關鍵詞：逆相序;電度表;三原件;兩原件;核相儀

電度表作為電能計量的儀器，保證它的準確性不管是對供電單位還是用電單位都直接影響到各自的經濟利益，具有重要的意義。而電度表能否真實、準確地計量實際用電量又與三相交流電的相序有著直接關系。而這個問題常常被人們所忽視。本文將從實際工作當中發現的“逆相序”問題出發，從根本原理上分析問題，并提出解決方法。

一、何為逆相序

眾所周知，我們目前使用三相交流電，按照其電壓相位的先后順序分為A、B、C三相，分別用黃、綠、紅三種顏色區分。即A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相又超前A相120°。按照這樣的順序，ABC、BCA、CAB三種順序都為正相序。相反，ACB、BAC、CBA三種順序均稱為逆相序。在實際工作當中，我們可以利用核相器等儀器來測量三相之間的角度，從而確定三相電源的相序是正相序還是逆相序。

二、逆相序對不同類型電度表計量的影響

目前，計量用的電度表可分為三元件和兩元件。我單位35kV和6kV系統所用類型大多為三相兩元件電度表。下面就分別從兩種類型表計的計量原理出發，分析逆相序對各自有功電度和無功電度計量的影響。

（一）逆相序對三元件電度表計量的影響

（1）三元件電度表采用的是三元件有功電度計量和跨相90°型無功電度計量原理。其計量的有功功率為P=Pa+Pb+Pc，即分相計量，只與各自的相電壓、相電流及之間的夾角有關，與相序無關。所以，只要三相電壓的相序和三相電流的相序相對應，則逆相序不影響三元件電度表的有功計量。

（2）跨相90°型無功電度表的接線原理如圖1所示。正相序時，三個元件的無功功率計量為：

Q1=Ubc?Iacos（90°-θa）=Ubc?Iasinθa（1）

Q2=Uca?Ibcos（90°-θb）=Uca?Iasinθb（2）

Q3=Uab?Iccos（90°-θa）=Uab?Iasinθc（3）

逆相序時，三個元件的無功功率計量為：

Q1'=Ubc?Iacos（90°+θa）=-Ubc?Iasinθa=-Q1（4）

Q2'=Uca?Ibcos（90°+θb）=-Uca?Iasinθb=-Q2（5）

Q3'=Uab?Iccos（90°+θc）=-Uab?Iasinθc=-Q3（6）

可見，三元件無功電度表在逆相序計量的無功功率與正相序計量時大小相等，方向相反，對于三元件電度表來說，有功計量跟相序無關;無功計量的大小與相序有關，相序不同無功計量的方向相反。這一點對于有正反向計量的表計來說就不會影響到最后的無功計量。

（二）逆相序對兩元件電度表計量的影響

（1）兩元件電度表的有功計量原理如圖2所示：

P1=Uab?Ia?cos（30°+θa），

P2=Ucb?Ic?cos（30°-θc）。（7）

當逆相序排列為BAC、ACB、CBA時，兩元件表計量的有功功率分別為：

P1=Uba?Ib?cos（30°-θb），

P2=Uca?Ic?cos（30°+θc）。（8）

P1=Uac?Ia?cos（30°-θa），

P2=Ubc?Ib?cos（30°+θb）。（9）

P1=Ucb?Ic?cos（30°-θc），

P2=Uab?Ia?cos（30°+θa）。（10）

由于兩元件表適用于中性點不接地系統中，三相電路對稱，可滿足：Ia=Ib=Ic;Uab=Ubc=Uca;θa=θb=θc。所以，不論相序如何式（7）、（8）、（9）、（10）有功功率均相等?？梢姡嫦嘈虿挥绊憙稍姸缺淼挠泄τ嬃?。

（2）兩元件電度表的無功計量原理為內向角60°型，如圖3所示。

正相序時，無功電度表兩元件反應的驅動力矩為Mq1+Mq2，

MQ1=K1?ΦUbc?ΦIa?sin（150°-θa）

=K1?ΦUbc?ΦIa?sin（30°+θa）（11）

MQ2=K2?ΦUac?ΦIc?sin（210°-θc）

=-K2?ΦUac?ΦIc?sin（30°-θc）（12）

當兩元件結構相同，三相電路完全對稱時，令K1=K2=K，θa=θc=θ，則電度表總的驅動力矩為：

M正=MQ1+MQ2=K?ΦU?ΦI?sinθ（13）

逆相序時，

M逆=MQ1+MQ2=√3K?ΦU?ΦI?cos（30°-θ）（14）

M正/M逆=2/（√3ctgθ+1）（15）

①當ctgθ>√3/3，即θ<60°時，M正/M逆<1，無功表轉速變快;

②當ctgθ=√3/3，即θ=60°時，M正/M逆=1，無功表轉速正常;

③當ctgθ<√3/3，即θ>60°時，M正/M逆>1，無功表轉速變慢;

由此可見，逆相序時無功表計量的誤差與電壓和電流的夾角θ有很大關系，計量誤差可正、可負。

由于功率因數cosφ=P/S=P/√P2+Q2，P為有功功率，Q為無功功率，S為視在功率。對于兩元件無功電度表，當θ<60°時，無功表轉速變快，無功計量比真實值偏大，功率因數比真實值偏小;當θ=60°時，無功表轉速正常，無功計量真實，功率因數反映的也是真實值;當θ>60°時，無功表轉速變慢，無功計量比真實值偏小，功率因數比真實值偏大。

三、結論

通過以上分析，我們可以得出如下結論：

（1）對于三元件電度表而言，逆相序不影響有功計量，但是無功計量的方向反了。

（2）對于兩元件電度表而言，逆相序不影響有功計量，但直接影響到無功計量，計量誤差可正、可負，直接影響到功率因數的準確性。

（3）雖然從原理上分析，只要三相電壓和三相電流的相序相對應，逆相序不影響電度表的有功計量，但是值得注意的是：廠家在出廠校驗電度表的準確等級時，是按照正相序校驗的。如果用戶在使用時，將相序接成逆相序，從而出現的準確度問題廠家是不予負責的。

（4）由于逆相序會直接影響到無功功率的計量，進而會影響到用戶功率因數的準確性。

四、防范措施

目前我們國家的執行的電費政策是對用戶進行有功功率計量收費，對用戶功率因數進行指標考核。由于逆相序不會直接影響到有功計量，所以此類問題容易遭到忽視。但是從上面的分析可以看出，逆相序會直接影響到電表的無功計量，進而影響到功率因數的準確性，會給指標考核、用能分析和能源管理帶來很多問題，應該引起足夠的重視。

如何防范此類問題的發生，自己也從實際工作當中總結了以下幾點：

（1）對于整個變電系統，從變電站電源至變壓器至母線在至各個饋線，應表計好嚴格統一的相序標示。

（2）在施工和驗收時，一定要核對電壓互感器、電流互感器的連接線相序是否正確?？梢允褂煤讼嗥鞯仍O備進行相序驗證。

（3）目前使用的新型電度表均帶有提示相序錯誤的指示。我們在日常巡視檢查時，一定要注意觀察表計相應的告警提示，從而能及時地發現和解決問題。

參考文獻：

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