王洪蓮，何　偉，陳　虎

(1．重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053；2．重慶市軌道交通(集團(tuán))有限公司，重慶 400042)

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三相四線有功電能表錯(cuò)誤接線分析與判斷

王洪蓮1，何偉1，陳虎2

(1．重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053；2．重慶市軌道交通(集團(tuán))有限公司，重慶 400042)

通過分析接線圖、相量圖、功率及更正系數(shù)，介紹三相四線有功電能表常見的錯(cuò)誤接線方式，提出檢查三相四線有功電能表錯(cuò)誤接線的簡單方法，并介紹退補(bǔ)電量的計(jì)算方法。

電能計(jì)量；錯(cuò)誤接線；有功電能表

三相四線有功電能表在供電系統(tǒng)中起著非常重要的作用，主要應(yīng)用于變壓器三相四線低壓供電出口計(jì)量，以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和較大的民用用電計(jì)量[1]。三相四線有功電能表的接線方式有直接接入和帶互感器接入兩種，接線時(shí)必須區(qū)分電源的相線、零線，確保是正相序接入，還要注意區(qū)分互感器線圈的同名端，否則會(huì)導(dǎo)致電度表慢走或倒走等計(jì)量誤差及短路事故[2]。

1　三相四線有功電能表正確接線

低壓三相四線有功電能計(jì)量裝置計(jì)量時(shí)不用電壓互感器，但大多數(shù)需配電流互感器。低壓經(jīng)電流互感器接入的三相四線制有功電能表正確接線原理圖如圖1(a)所示。電流IA，IB和IC分別通過電能表的第一元件、第二元件、第三元件的電流線圈，電壓UAN，UBN，UCN分別接于第一元件、第二元件和第三元件的電壓線圈上。其相量關(guān)系如圖1(b)所示。

圖1　低壓經(jīng)電流互感器接入的三相四線制

當(dāng)裝置接線正確時(shí)，電能表的3個(gè)元件計(jì)量的功率分別為P1=UAIAcosφA，P2=UBIBcosφB和P3=UCICcosφC。

三相四線有功電能計(jì)量裝置的三相總功率為三相功率之和，即：

P=P1+P2+P3=UAIAcosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC

(1)

當(dāng)三相對(duì)稱時(shí)，即UA=UB=UC=U相，IA=IB=IC=I相，φA=φB=φC=φ相，則式(1)為

P=3U相I相cosφ

(2)

UA，UB，UC分別為A-N，B-N和C-N間的電壓(即A，B，C三相的相電壓)；IA，IB，IC分別為A，B，C三相的相電流；φA，φB，φC分別為A相、B相和C相功率因數(shù)角(即相應(yīng)相電壓與相電流之間的夾角)；U相，I相分別為相電壓的相電流；φ為相電壓與相電流之間的夾角[3]。

U1，U2，U3分別為第一元件、第二元件和第三元件電壓線圈上的電壓；I1，I2，I3分別為第一元件、第二元件和第三元件電流線圈的電流；φU1I1，φU2I2，φU3I3分別為第一元件、第二元件和第三元件的電壓與電流的夾角。接線正確時(shí)，U1=UA，U2=UB，U3=UC；I1=IA，I2=IB，I3=IC，；φU1I1=φA，φU2I2=φB，φU3I3=φC。

2　三相四線有功電能表錯(cuò)誤接線分析

2.1電壓斷相

分析錯(cuò)誤接線時(shí)，假設(shè)負(fù)載為感性，且電路對(duì)稱。例如，A相電壓斷相(UA斷相)，即第一元件電壓斷線，其接線圖和相量圖如圖2所示。第一元件電壓斷線，此時(shí)第一元件電壓U1=UA=0，其他兩元件電壓、電流不變。

在這種情況下，電能表的功率表達(dá)式為

P′=P2+P3=U2I2cosφB+U3I3cosφC=2U相I相cosφ

(3)

式中：P′為電能表錯(cuò)誤接線情況下的功率。

圖2　A相電壓斷相的接線圖和相量圖

將正確的功率表達(dá)式P=3U相I相cosφ與錯(cuò)誤的功率表達(dá)式P′的比值，定義為更正系數(shù)，用K表示，即更正系數(shù)為

(4)

A相電壓斷線時(shí)，更正系數(shù)為

(5)

這種情況下，電能表轉(zhuǎn)速減慢，比正確接線少計(jì)量1/3的電量。

根據(jù)以上分析可以類推，三相四線有功電能表其中任意一相電壓斷相時(shí)，表的轉(zhuǎn)速減慢，變?yōu)樵瓉淼?/3；其中任意兩相電壓斷相，轉(zhuǎn)速變?yōu)樵瓉淼?/3；三相電壓全斷，表不轉(zhuǎn)。

2.2電流線圈進(jìn)出線反接

圖3　C相電流反接時(shí)的接線圖和相量圖

C相電流反接時(shí)的功率表達(dá)式為P′=P1+P2+P3=U1I1cosφA+U2I2cosφB+U3I3cos(180°-φC)=U相I相cosφ

(6)

更正系數(shù)為

(7)

這種情況下，電能表轉(zhuǎn)速減慢，比正確接線少計(jì)量2/3的電量。

根據(jù)以上分析可以類推，三相四線有功電能表其中任意一相電流反接，轉(zhuǎn)速為原來1/3；任意兩相電流反接，表反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為原來1/3；三相電流全部反接，表反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速與原來相同。

2.3電壓換相

A，B相電壓互換，即UBAC。第一元件接B相電壓，第二元件接A相電壓，接線圖和相量圖如圖4所示。

圖4　A，B相電壓互換時(shí)的接線圖和相量圖

錯(cuò)誤接線時(shí)的功率表達(dá)式為P′=P1+P2+P3=U1I1cos(120°-φA)+U2I2cos(120°-φB)+U3I3cosφC=0

(8)

更正系數(shù)為

(9)

此時(shí)，電能表停轉(zhuǎn)。

根據(jù)以上分析可以類推，三相四線有功電能表任意兩相電壓互換，電能表停轉(zhuǎn)。

2.4電壓回路、電流回路均出現(xiàn)換相錯(cuò)誤

(10)

更正系數(shù)為

(11)

圖5　UBAC且IACB時(shí)的接線圖和相量圖

這種情況下：

1)當(dāng)負(fù)載為感性，cosφ=0.866時(shí)，表不轉(zhuǎn)；cosφ>0.866時(shí)，表正轉(zhuǎn)；cosφ<0.866時(shí)，表反轉(zhuǎn)。

2)當(dāng)負(fù)載為感性，cosφ=0.5時(shí)，計(jì)量正確；cosφ>0.5時(shí)，表快；cosφ<0.5時(shí)，表慢。

3)當(dāng)負(fù)載為容性，cosφ=0.866時(shí)，計(jì)量正確但表反轉(zhuǎn)。

3　檢測三相四線有功電能表錯(cuò)誤接線常用簡單方法

3.1斷B相電壓檢查方法

三相四線有功電能計(jì)量裝置的初步檢查，可仿效三相三線有功電能計(jì)量裝置的檢查方法，采用斷B相電壓檢查方法。先記錄待查鋁盤的轉(zhuǎn)速(或電子表脈沖閃速)，如1min轉(zhuǎn)了幾圈，然后將B相電壓進(jìn)線斷開，使B相電壓線圈失壓，再將表尾零線也斷開。至此，該三相四線三元件有功電能計(jì)量裝置的接線就與三相三線兩元件斷B相電壓檢查方法相同，變成兩元件有功電能計(jì)量裝置斷B相電壓后的情況，如原來接線正確，這時(shí)鋁盤轉(zhuǎn)速應(yīng)約為原來的1/2。

操作人員在進(jìn)行這項(xiàng)檢查時(shí)，要求用戶只接對(duì)稱負(fù)載，效果會(huì)比較好。此操作是帶電作業(yè)，比高供高計(jì)時(shí)電壓互感器(TV)二次接線的電壓還高，對(duì)地電壓220V。因此，操作人員必須使用絕緣工具操作，辦理工作票，在有人監(jiān)護(hù)的狀態(tài)下操作，以防造成觸電和短路。

3.2短路測試法

用導(dǎo)線將三相四線有功電能表表尾電流線圈依次短接，觀察電能表鋁盤的轉(zhuǎn)速或脈沖閃速變化，判斷電能表本身及電流二次接線或電壓回路的接線情況。

短接A相電流線圈時(shí)有以下幾種可能：

1)盤速減為原來的2/3，說明各元件均正常；

2)盤速增快，說明A元件電流線圈反接；

3)盤速不變，說明A元件不起作用，A元件的電壓或電流接線開路；

4)盤停轉(zhuǎn)，說明B，C兩元件一相正常，一相電流線圈反接，轉(zhuǎn)矩互相抵消，或兩者均不起作用；

5)盤反轉(zhuǎn)，說明B，C兩元件電流線圈均反接，或者一相電流線圈反接，一相不起作用。

同理，再單獨(dú)短接B，C兩元件電流線圈，每次也有5種可能。從這些現(xiàn)象中可判斷出計(jì)量裝置是否正常。

4　退補(bǔ)電量的計(jì)算

在錯(cuò)誤接線時(shí)，電能表記錄了電量值，它與沒有記錄下的真實(shí)電量W有以下的關(guān)系：

(12)

由于W已不能重新測量，只有求出K值才能計(jì)算出W值，K值代表電量更正系數(shù)，可以采用以下兩種方法求得。

1)測試法

原有電能計(jì)量裝置接線方式不變，按正確接線接入1支同型號(hào)的電能表，準(zhǔn)確度等級(jí)不低于原運(yùn)行的電能表。運(yùn)行一段時(shí)間后，用正確接線電能表記錄的電量值，便得到了更正系數(shù)K。

2)計(jì)算法

更正系數(shù)為

(13)

式中：P為電能表正確接線時(shí)的功率；P′為電能表正確接線時(shí)的功率；W為負(fù)載的實(shí)際用電量；W′為電能表在錯(cuò)誤接線情況下記錄的電量。

一般通過故障接線時(shí)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。已知K值以及電壓互感器的變比KU和電流互感器的變比K1，就可算出該抄表期內(nèi)用戶的真實(shí)用電量W。

(14)

即通過更正系數(shù)K，可以從虛假電能量W′中算出用戶所用的真實(shí)電能量W。

5　結(jié)論

電能計(jì)量工作的公平、公正、準(zhǔn)確與可靠，關(guān)系到電力公司與用電客戶雙方的經(jīng)濟(jì)利益。電能計(jì)量裝置的正確接線是保證電能表正確計(jì)量的首要條件。不但要發(fā)現(xiàn)和及時(shí)糾正電能表的錯(cuò)誤接線，同時(shí)，還要善于根據(jù)計(jì)量現(xiàn)場的實(shí)例，繪制出錯(cuò)誤接線圖和相應(yīng)的相量圖[4]，進(jìn)行電能計(jì)量分析，對(duì)錯(cuò)誤接線時(shí)的電能量進(jìn)行更正，以達(dá)到正確計(jì)量的目的，從而保證電網(wǎng)能夠安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

[1]王富勇.裝表接電與內(nèi)線安裝[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2]邱炳正.交流電能表錯(cuò)誤接線100例解析. [M].北京：中國計(jì)量出版社，2007.

[3]任麗娟，高明.三相四線電能表常見錯(cuò)誤分析[J]. 山西科技，2007(6)：135-138.

[4]楊舒晶.相量圖法在電能計(jì)量裝置檢查、分析及故障處理中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015(24)：213-214.

Analysis and Judgment of the Wrong Wiring of the 3-Phase and 4-Wire Watt-Hour Meter

WANG Honglian1，HE Wei1，CHEN Hu2

(1．Chongqing Electric Power College ，Chongqing 400053，P.R.China；2．Chongqing Rail Transit(Group) Co., Ltd.，Chongqing 400042，P.R.China)

By analyzing the wiring diagram，the vector diagram，the power and the adjusted coefficient，this paper introduces the common wrong wiring modes of the 3-phase and 4-wire watt-hour meter，presents simple checking methods，and describes the method of calculation for electricity return and compensation．

electric energy metering；wrong wiring；watt-hour meter

2016-05-24

王洪蓮(1983-)，講師，研究方向?yàn)殡娏﹄娮优c電力傳動(dòng)及電能計(jì)量。

TM933.4

A

1008- 8032(2016)04- 0049- 04