李 琦

(大安供電局，四川 自貢 643000)

0 前言

三相三線多功能電能表正全面替代機械式感應系有功、無功電能表聯(lián)合接線方式計量三相電能，在實際工作中發(fā)現(xiàn)當三相三線多功能電能表出現(xiàn)失壓故障時，退補電量若仍按傳統(tǒng)的追補電量方法來進行計算時，常常會發(fā)現(xiàn)計算出來的有功、無功退補電量會與事實不符，供電企業(yè)經(jīng)常就此與電力客戶發(fā)生糾紛，如何準確地計算三相三線多功能電能表在失壓期間的退補電量是目前用電、計量部門必須研究和解決的課題。

1 三相三線多功能電能表內(nèi)部電壓回路結構簡述

目前新型三相三線多功能電能表內(nèi)部電壓回路均采用的是三元件結構，即在表的每兩個電壓輸入端鈕之間均接有采樣元件，如圖1所示，電壓采樣元件除了進行電壓采樣外，還為表計內(nèi)部集成電路提供工作電源，圖1中a、b和b、c之間所接的分別為多功能表電壓采樣元件的等效阻抗Zab和Zbc，它們主要的功能是將交流輸入電壓進行采樣后輸入電能表的計量芯片。為了提高表計的工作可靠性在a、c之間也接入了一個電壓采樣元件等效阻抗Zac，它只用于為表計提供工作電源，在這種結構下，當任何一相失壓時，均可保證多功能電能表的正常工作電源，而三相三線機械式感應電能表只有兩個電壓線圈，如圖2所示，分別接在a、b和b、c之間。正是由于這種結構上的差別，導致在失壓時多功能表的運行狀態(tài)和機械表不同。

圖1 三相三線多功能電能表內(nèi)部電壓結構圖

圖2 三相三線機械式感應電能表內(nèi)部電壓結構圖

2 三相三線多功能電表無功計量原理

目前使用的多功能電能表無功計量回路都采用90°移相濾波器，將電壓信號移相90°來進行無功的計量，如圖3所示，而機械式感應系三相無功電能表多數(shù)則采用內(nèi)相角為60°的三相三線無功表進行計量，相量圖如圖4所示。

圖3 三相三線多功能表無功計量向量圖

圖4 機械式感應系三相三線多無功表向量圖

如圖3所示，可寫出三相三線多功能電表無功計量的表達式。

如圖4所示，可寫出機械式感應系三相三線無功表功率的表達式。

3 三相三線多功能電能表失壓情況下有功、無功計量的分析

通常在10 kV中性點不接地電網(wǎng)中，計量用電壓互感器一般采用兩臺單相互感器接成不完全星形，也稱為V-V接線，用來測量各相間電壓，以下就是對三相三線多功能電表在V-V接線時發(fā)生在電壓互感器一、二次出現(xiàn)電壓斷線的故障分析。

3.1 TV一次回路斷線

3.1.1 TV一次A相斷線

TV一次A相保險熔斷導致斷線時的電路及二次電壓回路的等效電路如圖5、6示，此時接在A、B相之間的TV一次繞組失壓，導致二次繞組ax無感應電勢輸出，則其可等效成一個阻抗Zax，從TV及多功能電表的結構原理可知Zax的數(shù)值為歐姆級，只有幾個歐姆，而多功能表的電壓采樣電路阻抗很大，至少為千歐級，所以有:Zax＜ ＜Zab，Zab=Zac=Zbc，因此Zax與Zab并聯(lián)后的等效電阻Z＜Zax＜＜Zab，Z和Zac串聯(lián)后接在Ucb上，根據(jù)串聯(lián)分壓原理可得出加在Zab上的電壓幾乎為零，Ucb的絕大部分加在Zac上，所以表計的第一元件基本上可以認為因輸入電壓為零而停止計量。

如圖7所示，多功能表測量的有功功率表達式為

圖5 TV一次A相斷線接線圖

圖6 等效電路圖

圖7 A相斷線有功相量圖

圖8 A相斷線無功相量圖

如圖8所示，多功能表測量的無功功率表達式為

3.1.2 TV一次B相斷線

TV一次B相保險熔斷導致斷線時的電路及二次電壓回路的等效電路如圖9、10示，此時接在A、B相之間的TV一次繞組電壓為A、C間相電壓值的一半，B、C相之間的TV一次繞組電壓為C、A間相電壓值的一半。所以此時多功能表第一元件輸入的是0.5Uac、Ia，第二元件輸入的 0.5Uca、Ic。

圖9 B相斷線接線圖

如圖11所示，多功能表測量的有功功率表達式為

圖10 二次電壓回路等效電路圖

圖11 B相斷線有功相量圖

圖12 B相斷線無功相量圖

如圖12所示，多功能表測量的無功功率表達式為

3.1.3 TV一次C相斷線

TV一次C相保險熔斷導致斷線時的電路及二次電壓回路的等效電路如圖13、14示，此時接在B、C相之間的TV一次繞組失壓，導致二次繞組ax無感應電勢輸出，則其可等效成一個阻抗Zax，從A相一次斷線的分析可以得到類似的結果，即加表計Zax電壓幾乎為零，所以表計的第二元件基本上可以認為因輸入電壓為零而停止計量。

圖13 C相一次斷線接線圖

圖14 C相一次斷線等效電路圖

圖15 C相斷線有功相量圖

圖16 C相斷線無功相量圖

如圖15所示，多功能表測量的有功功率表達式為

相量圖如圖16所示。多功能表測量的無功功率表達式為

3.2 TV二回路斷線

3.2.1 TV二次A相斷線

在此故障情況下，二次電壓回路的電路如圖17所示，此時多功能表A、B相之間電壓采樣電路等效阻抗Zab和A、C相之間的Zac串聯(lián)后再與Zbc并聯(lián)在Ucb上，Ucb=100 V，因為 Zab=Zac=Zbc，所認加在表計A、B相之間的電壓=0.5Ucb=50 V，多功能表第一元件輸入的是0.5Ucb、Ia，第二元件輸入的Ubc、Ic。

圖17 TV二次A相斷線接線圖

圖18 TV二次A相斷線有功相量圖

圖19 TV二次A相斷線無功相量圖

如圖18可得此時多功能電能表所計有功功率的表達式為

如圖19可得此時多功能電能表所計無功功率的表達式為

3.2.2 TV二次B相斷線

在此故障情況下，二次電壓回路的電路如圖20所示，此時多功能表A、B相之間電壓采樣電路等效阻抗Zab和B、C相之間的Zbc串聯(lián)后再接在A、C相之間，Uab=100 V，因為 Zab=Zbc，Uab=0.5Uac=50 V，Ucb=0.5Uca=50 V，多功能表第一元件輸入的是0.5Uac、Ia，第二元件輸入的 0.5Uca、Ic。

圖20 TV二次B相斷線后接線圖

圖21 TV二次B相斷線后有功相量圖

如圖21可得此時多功能電能表所計有功功率的表達式為

圖22 TV二次B相斷線后無功相量圖

如圖22可得此時多功能電能表所計無功功率的表達式為

3.2.3 TV二次C相斷線

在此故障情況下，二次電壓回路的電路如圖23所示，此時電表B、C相之間等效阻抗Zbc和A、C相之間的Zac串聯(lián)后再與A、B相之間的Zab并聯(lián)在Uab上，Uab=100 V，因為 Zab=Zac=Zbc，所認加在表計C、B相之間的電壓為0.5Uab=50 V，多功能表第一元件輸入的是 Uab、Ia，第二元件輸入的 0.5Uab、Ic。

如圖24可得此時多功能電能表所計有功功率的表達式為

圖23 TV二次C相斷線接線圖

圖24 TV二次C相斷線有功相量圖

圖25 TV二次C相斷線無功相量圖

如圖25可得此時多功能電能表所計有功功率的表達式為

4 綜合分析及結論

根據(jù)上述分析計算，可總結得出三相三線多功能表在各類電壓斷線的情況下的更正系數(shù)K值。

從表1可以看出當三相三線多功能電表發(fā)生失壓故障后，在計算其差錯電量更正系數(shù)K值時，應弄清其故障斷線點的位置，判斷其失壓是發(fā)生在TV的一次側或二次側后，再計算出其K值。通過多功能電表與機械式感應系電能表在失壓情況下更正系數(shù)計算的比較，可得出以下結論。

表1 三相三線多功能表失壓時有功、無功更正系數(shù)K值

(1)當斷線點發(fā)生在電壓互感器一次側時，其有功電量更正系數(shù)與機械式感應系有功表一樣.

(2)當斷線點發(fā)生在電壓互感器二次側時，因三相三線多功能表內(nèi)部多一個電壓線圈的原因，會使失壓相的元件仍然會因其他相電壓而工作，所以此時計算差錯電量時若仍按傳統(tǒng)式算法將會出現(xiàn)很大偏差。經(jīng)過計算可知:當多功能電能表在TV二次側發(fā)生失壓時，其有功、無功差錯電量更正系數(shù)K值均為2。

(3)無功更正系數(shù)的計算因其三相三線多功能表無功計量原理與內(nèi)相角為60°的三線三相無功表計量原理的不同，更不能沿用傳統(tǒng)的K值計算法，應根據(jù)具體情況進行計算。

5 結語

隨著三相三線多功能電能表的大面積使用，如何正確地計算其在失壓時的退補電量工作已經(jīng)顯得非常重要，將在電能計量工作多年的經(jīng)驗總結出來，希望能對電力企業(yè)電能計量及用電檢查人員在面對這些問題的時候，提供一定的幫助和借鑒。而實際工作中要求只有以更加嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度和科學的工作方法才能保證電能計量工作的公平、公正，在維護供用電雙方合法權益的同時，樹立供電企業(yè)嚴謹科學的工作作風和優(yōu)質服務的良好形象，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的雙贏。

［1］韓玉.電能計量［M］.北京:中國電力出版社，2007.

［2］康廣庸.電能計量裝置故障接線分析模擬與檢測［M］.北京:中國水利水電出版社，2007.