馬璐瑤， 王衛(wèi)民, 陳浩宇

(1．河北聯(lián)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)工程集團(tuán)有限公司 a.自動(dòng)化部; b.總經(jīng)理辦公室，河北 石家莊 050000；2．國(guó)網(wǎng)河北省電力培訓(xùn)中心 電力營(yíng)銷(xiāo)教研室，河北 石家莊 050051)

低壓三相四線計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線典型案例分析

馬璐瑤1a， 王衛(wèi)民2, 陳浩宇1b

(1．河北聯(lián)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)工程集團(tuán)有限公司 a.自動(dòng)化部; b.總經(jīng)理辦公室，河北 石家莊 050000；2．國(guó)網(wǎng)河北省電力培訓(xùn)中心 電力營(yíng)銷(xiāo)教研室，河北 石家莊 050051)

針對(duì)部分10 kV線路高供低計(jì)電能計(jì)量裝置的接線情況，分析異常接線對(duì)電量計(jì)量的影響.通過(guò)對(duì)三相四線電能表相量圖的分析，對(duì)4種典型錯(cuò)誤接線導(dǎo)致的計(jì)量偏差進(jìn)行了推導(dǎo)，以便為電能正確計(jì)量提供更正系數(shù)，計(jì)算追補(bǔ)電量.

有功電表；低壓；三相四線；計(jì)量裝置；接線異常；更正系數(shù)；追補(bǔ)電量

電能表作為一種計(jì)量裝置，它的正確接線和工作時(shí)的精確計(jì)量是保證電量計(jì)量準(zhǔn)確的首要條件.因?yàn)橛?jì)量裝置由電能表、互感器、二次回路等組成，接線方式較為復(fù)雜，再加上實(shí)際操作中人為因素的影響，使得電能表錯(cuò)誤接線、錯(cuò)誤計(jì)量的情況時(shí)有發(fā)生，且錯(cuò)誤接線方式多種多樣[1].本文主要通過(guò)相量圖法對(duì)10 kV線路低壓三相四線電能表的接線方式進(jìn)行判斷，對(duì)比較典型的錯(cuò)誤接線方式和更正系數(shù)的計(jì)算進(jìn)行闡述.

1 三相四線電能表測(cè)量步驟及電能表正確接線時(shí)的功率計(jì)算公式

1.1 測(cè)量步驟

低壓三相四線有功電能表的接線情況見(jiàn)圖1.本文所述測(cè)量方式以標(biāo)準(zhǔn)正相序第一元件為A相的正確接線檢測(cè)過(guò)程為例.

第一步，在二次側(cè)測(cè)量三相電壓值.分別測(cè)量第一元件電壓U1、第二元件電壓U2、第三元件電壓U3的對(duì)地電壓值，正極對(duì)應(yīng)測(cè)量表的尾接線柱分別為②，⑤，⑧，負(fù)極接地線，正常情況下，U1，U2，U3的測(cè)量值約為220 V，因此可根據(jù)測(cè)量值的大小來(lái)判斷接線有無(wú)虛接或氧化的情況.

圖1 低壓三相四線有功電能表接入接線圖

第二步，測(cè)量表尾電壓相序.利用相序表判斷三相電壓的順序，如果測(cè)量結(jié)果為正相序，則默認(rèn)三相電壓順序?yàn)锳BC，即第一元件電壓為A相電壓，第二元件電壓為B相電壓，第三元件電壓為C相電壓；如果為逆相序，則第一元件電壓為A相電壓，第二元件電壓為C相電壓，第三元件電壓為B相電壓.在矢量圖中，A，B，C三相電壓位置不變，相序的正逆則會(huì)對(duì)元件電壓與電流的相位角產(chǎn)生影響.

第三步，測(cè)三相電流的值.利用相位伏安表測(cè)量二次側(cè)電流，得到第一元件電流I1、第二元件電流I2、第三元件電流I3的值，三相電流進(jìn)線分別對(duì)應(yīng)表尾進(jìn)線電流接線柱①，④，⑦，電流鉗使用方向?yàn)榱魅敕较?，可分別讀出二次側(cè)電流測(cè)量值；同理，如果測(cè)量出線電流，則測(cè)量出線電流對(duì)應(yīng)的出線電流接線柱為③，⑥，⑨，此時(shí)，電流鉗的使用方向應(yīng)為電流流出方向.

第四步，測(cè)變比.用變比測(cè)試儀分別測(cè)量三相電流互感器的一次側(cè)電流和二次側(cè)電流，將測(cè)出的變比與銘牌上標(biāo)注的電流互感器變比進(jìn)行比較，看是否相符，并判斷電流互感器是否正常運(yùn)行.

第五步，測(cè)量UA與各電流的相位角.將相位伏安表調(diào)到自動(dòng)檔，正負(fù)極接線測(cè)量UA的電壓，對(duì)應(yīng)表尾電壓接線柱②和地線，接著用電流鉗分別卡住I1，I2，I3的進(jìn)線電流線，對(duì)應(yīng)表尾接線柱①，④，⑦，此時(shí)電表所顯示的示數(shù)分別為A相電壓UA與電流I1的相位角φ1，UA與電流I2的相位角φ2，UA與電流I3的相位角φ3.

第六步，畫(huà)相量圖.利用測(cè)出的相位角畫(huà)相量圖.在現(xiàn)實(shí)中的負(fù)荷多為感性負(fù)荷，所以一般同相電流滯后電壓一定角度，范圍在0°～90°；又因?yàn)榻^大多數(shù)負(fù)荷的功率因數(shù)一般不低于0.5，所以同相電流滯后電壓的角度約為0°～60°.

低壓三相四線電能表正確接線相量圖[2]見(jiàn)圖2.

圖2 低壓三相四線電能表正確接線相量圖

1.2 三相四線電能表正確接線時(shí)的功率計(jì)算公式

PO1=UAIAcosφA=UψIψcosψ,

PO2=UBIBcosφB=UψIψcosψ,

PO3=UCICcosφC=UψIψcosψ,

PO=PO1+PO2+PO3=UAIAcosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC=3UψIψcosψ.

其中，ψ為一個(gè)理論值，為便于計(jì)算更正系數(shù)而提出.

2 更正系數(shù)的作用

在判斷電能計(jì)量裝置接線是否正確的過(guò)程中，最重要的是要確定電壓與電流的對(duì)應(yīng)關(guān)系.通過(guò)電壓、電流對(duì)應(yīng)關(guān)系的相量圖，根據(jù)判斷錯(cuò)誤接線方式的方法，確定錯(cuò)誤接線的方式，并糾正錯(cuò)誤接線[3].

電能表錯(cuò)誤接線帶來(lái)的計(jì)量誤差在百分之幾到百分之幾百不等，分析電能表錯(cuò)誤接線的目的就是通過(guò)對(duì)錯(cuò)誤接線的相量分析，推導(dǎo)出電能表錯(cuò)誤接線時(shí)的電能功率表達(dá)式，進(jìn)而計(jì)算出更正系數(shù)，合理得出因電能表錯(cuò)誤接線造成的誤差電量，免除供用電雙方因電能表錯(cuò)誤接線引起的經(jīng)濟(jì)損失.

電能表除了不轉(zhuǎn)的錯(cuò)誤接線情況，除應(yīng)按錯(cuò)誤接線前的平均用電量作參考進(jìn)行追補(bǔ)外，一般情況下其他性質(zhì)的錯(cuò)誤接線導(dǎo)致的電量錯(cuò)誤都應(yīng)采用更正系數(shù)計(jì)算追補(bǔ)電量.

更正系數(shù)K=應(yīng)計(jì)電量WO÷抄見(jiàn)電量WX=理論總功率之和PO÷實(shí)際總功率之和PX.

追補(bǔ)電量ΔW=(更正系數(shù)K-1)×抄見(jiàn)電量WX.

3 幾種典型錯(cuò)誤接線方式及追補(bǔ)電量計(jì)算

3.1 案例一

3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)介

某用戶(hù)的變壓器容量為160 kVA，銘牌顯示互感器倍率為30,380 V三相四線低壓計(jì)量.

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

(1)測(cè)量電壓為U10=225 V，U20=0 V，U30=226 V.

(2)確定相序?yàn)檎嘈?

(3)測(cè)量電流為I1=4.9 A，I2=4.8 A，I3=5 A.

(5)測(cè)量相位時(shí)以U10為基準(zhǔn)，U10超前I1的夾角φ1為25°，U10超前I2的夾角φ2為143°，U10超前I3的夾角φ3為264°.

(6)相量圖(略).

3.1.2 數(shù)據(jù)分析及接線判斷

由電壓測(cè)量值U20=0 V來(lái)看，第二元件電壓回路不正常.現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果表明，第二元件電壓接線柱氧化.第一元件電壓為UA，說(shuō)明U1為UA;U2失壓，U3為UC，則失壓相為B相.因測(cè)量電流互感器變比與銘牌標(biāo)注相符，說(shuō)明電流互感器無(wú)異常.由相位角判斷電流回路并無(wú)異常.應(yīng)更換電壓線，計(jì)算追補(bǔ)電量.

3.1.3 結(jié)論

第一元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UA和IA，第二元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UB和IB(B相失壓)，第三元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UC和IC.

3.1.4 計(jì)算更正系數(shù)和追補(bǔ)電量

實(shí)際功率為：

PX1=U1I1cosφA=UAIAcosφA=UψIψcosψ，

PX2=U2I2cosφB= 0×IBcosφB=0，

PX3=U3I3cosφC=UCICcosφC=UψIψcosψ，

PX=PX1+PX2+PX3= 2UψIψcosψ.

當(dāng)有兩項(xiàng)電壓失壓時(shí)，更正系數(shù)K=3，追補(bǔ)電量ΔW=2WX.

3.2 案例二

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)介

某用戶(hù)的變壓器容量為100 kVA,銘牌顯示互感器倍率為30,380 V三相四線低壓計(jì)量.

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下 ：

(1)U12=U23=U13=380 V，U10=U20=U30=220 V.

(2)測(cè)定相序?yàn)檎嘈?

(3)測(cè)量電流為I1=4.8 A，I2=5 A，I3=4.9 A.

(5)測(cè)量相位時(shí)以U10為基準(zhǔn)，U10超前I1的夾角φ1為19.7°，U10超前I2的夾角φ2為325°，U10超前I3的夾角φ3為265°.

(6)相量圖見(jiàn)圖3.

圖3 案例二相量圖

3.2.2 數(shù)據(jù)分析及接線判斷

由電壓測(cè)量值知，電壓回路正常.由U10=U20=U30=220 V，說(shuō)明接線柱?為零線.

測(cè)量結(jié)果為正相序，第一元件電壓為UA，說(shuō)明U1就是UA，U2就是UB，U3就是UC.測(cè)量電流互感器變比與銘牌標(biāo)注相符，說(shuō)明電流互感器無(wú)異常.第一元件電流與UA的夾角為19.7°，在UA與IA的夾角范圍內(nèi)；第二元件電流與UA的夾角為325°，在UA與IB的夾角范圍內(nèi)；第三元件電流與UA的夾角為265°，在UA與IC的夾角范圍內(nèi).

所以判斷第二元件為B相，B相電流進(jìn)出線接反.因此要更正B相電流進(jìn)出線的接線，并計(jì)算追補(bǔ)電量.

3.2.3 結(jié)論

第一元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UA和IA，第二元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UB和-IB，第三元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UC和IC.

3.2.4 計(jì)算追補(bǔ)電量

實(shí)際功率為：

PX1=U1I1cosφA=UAIAcosφA=UψIψcosψ，

PX2=U2I2cosφB=UB(-IB)cosφB=UBIBcos(180°+ψ)= -UψIψcosψ(電流的負(fù)號(hào)只代表方向，不影響大小)，

PX3=U3I3cosφC=UCICcosφC=UψIψcosψ.

PX=PX1+PX2+PX3=UψIψcosψ.

更正系數(shù)K=應(yīng)計(jì)電量÷抄見(jiàn)電量=PO÷PX=3.

追補(bǔ)電量ΔW=(K-1)WX=(3-1)WX=2WX.

3.3 案例三

3.3.1 現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)介

某用戶(hù)的變壓器容量為100 kVA,銘牌顯示互感器倍率為30，380 V三相四線低壓計(jì)量.

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

(1) 測(cè)量電壓為U10=411 V，U20=239 V，U30=413 V.

(2)測(cè)定相序?yàn)檎嘈?

(3)測(cè)量電流為I1=5 A，I2=4.9 A，I3=4.7 A.

(5)測(cè)量相位以U10為基準(zhǔn)，U10超前I1的夾角φ1為38.7°，U10超前I2的夾角φ2為156°，U10超前I3的夾角φ3為279°.

(6)相量圖見(jiàn)圖4.

圖4 案例三相量圖

3.3.2 數(shù)據(jù)分析及接線判斷

由電壓測(cè)量值來(lái)看，電壓回路明顯不正常.根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)初步判斷，U10=411 V，U30=413 V，這兩相的電壓數(shù)值為線電壓；U20=239 V，該相電壓數(shù)值為相電壓，且數(shù)值為相電壓的這一相有可能和零線接反.

相序?yàn)檎?，以第一元件為A相，測(cè)量電流互感器變比與銘牌標(biāo)注相符，電流互感器無(wú)異常.相位角的測(cè)量結(jié)果表明，U10與I1，I2，I3的夾角在第一元件電壓與IA，IB，IC的夾角范圍內(nèi)，所以I1，I2，I3分別對(duì)應(yīng)IA，IB，IC.

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)和相量圖分析，B相電壓與零線接反.因此，需要更正B相電壓和零線接線，并計(jì)算追補(bǔ)電量.

3.3.3 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)分析知，B相電壓線接到零線接線柱上，零線接到B相電壓線接線柱上.第一元件電壓、電流分別為UAB和IA；第二元件電壓、電流分別為-UB和IB；第三元件電壓、電流分別為UCB和IC.

3.3.4 計(jì)算更正系數(shù)及追補(bǔ)電量

實(shí)際功率為:

PX2=U20I2cos(180°-φB)= (-UB)IBcos(180°-φB)= -UBIBcosφB= -UψIψcosψ，

追補(bǔ)電量ΔW=(K-1)WX=0.217WX.

3.4 案例四

3.4.1 現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)介

某用戶(hù)的變壓器容量為100 kVA，銘牌顯示互感器倍率為30，380 V三相四線低壓計(jì)量.

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

(1)測(cè)量電壓為U12=U23=U13=380 V，U10=U20=U30=220 V.

(2) 測(cè)定相序?yàn)槟嫦嘈?

(3)測(cè)量電流為I1=4.9 A，I2=5 A，I3=4.9 A.

(5)測(cè)量相位以U10為基準(zhǔn)，U10超前I1的夾角φ1為307°，U10超前I2的夾角φ2為249°，U10超前I3的夾角φ3為196°.

(6)相量圖見(jiàn)圖5.

圖5 案例四相量圖

3.4.2 數(shù)據(jù)分析及接線判斷

根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)判斷，電壓回路正常.逆相序，第一元件電壓為UA，說(shuō)明U1為UA，U2為UC，U3為UB.測(cè)量電流互感器變比與銘牌標(biāo)注相符，說(shuō)明電流互感器無(wú)異常.根據(jù)相量圖知，UA與I1的夾角在UA與-IB的夾角范圍內(nèi)；UA與I2的夾角在UA與IC的夾角范圍內(nèi)；UA與I3的夾角在UA與-IA的夾角范圍內(nèi).可以判斷，第一元件和第三元件的電壓、電流不同相，并且兩相電流進(jìn)出線接反.因此，調(diào)換第一元件電流和第三元件電流的進(jìn)出線，將A相電壓和A相電流接在第一元件位置，將B相電壓和B相電流接在第二元件位置，將C相電壓和C相電流接在第三元件位置，并計(jì)算追補(bǔ)電量.

3.4.3 結(jié)論

根據(jù)相量圖分析知，第一元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UA和-IB；第二元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UC和IC；第三元件電壓、電流分別對(duì)應(yīng)UB和-IA.

3.4.4 計(jì)算追補(bǔ)電量

實(shí)際功率為:

PX1=U1I1cosφA=UA(-IB)cos(300°+ψ)=UψIψcos(60°-ψ)，

PX2=U2I2cosφC=UCICcosφC=UψIψcosψ，

PX3=U3I3cosφB=UB(-IA)cos(60°+ψ)=UψIψcos(60°+ψ)，

PX=PX1+PX2+PX3= 2UψIψcosψ.

4 結(jié)語(yǔ)

由于測(cè)量均為帶電測(cè)量，所以在帶電檢查電能計(jì)量裝置接線時(shí),應(yīng)注意安全，嚴(yán)格遵守安全工作制度和操作規(guī)程[4].案例中帶電測(cè)量應(yīng)在相位伏安表、相序表、變比測(cè)試儀等工具準(zhǔn)備相對(duì)充足的條件下進(jìn)行.在現(xiàn)場(chǎng)操作中應(yīng)特別注意,電流互感器二次不允許開(kāi)路.接線檢查完成后，如果發(fā)現(xiàn)電能表有接線錯(cuò)誤,應(yīng)及時(shí)更正.另外，還應(yīng)利用相量圖進(jìn)行分析，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)異常接線情況所需追補(bǔ)的電量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，并對(duì)所計(jì)電量的差錯(cuò)進(jìn)行糾正，挽回由于計(jì)量裝置造成的電量誤差損失.

[1] 李繼.保障高壓電能計(jì)量裝置準(zhǔn)確可靠的技術(shù)措施[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品, 2013(17):124-125.

[2] 閔德山,陳向群.裝表電工應(yīng)讀[M].北京:中國(guó)電力出版社,2008:244-245.

[3] 竇永強(qiáng).電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線方式和更正系數(shù)確定的幾個(gè)難點(diǎn)[J].自動(dòng)化與儀器儀表,2005(6):61-64.

[4] 李國(guó)勝.電能計(jì)量及用電檢查實(shí)用技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社,2009:252-255.

責(zé)任編輯：金 欣

Case analysis of wiring error checking in low-voltage three-phase four-wire metering devices

MA Lu-yao1a， WANG Wei-min2， CHEN Hao-yu1b

(1a.Department of Automation; 1b. General Manager Office,
HBLC Electrical Power Engineering Design Group Company, Shijiazhuang, Hebei 050000, China;2.Power Marketing Research Office, State Grid Hebei Electric Power Training Center, Shijiazhuang, Hebei 050051, China)

This study analyzes the abnormal effect of electrical energy metering devices in the high supplying and low metering 10KV line, and the pharos diagram of three phase four wiring devices, measuring deviations caused by five kinds of common wrong wiring. Right correction coefficient for electricity metering is provided for the calculation of recovery charge.

watt meter; low voltage; three phase four wiring; metering device; abnormal wiring; correction coefficient; recovery charge

2017-05-16

馬璐瑤(1993-)，女，河北石家莊人，河北聯(lián)創(chuàng)電力設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司工程師，主要從事電力系統(tǒng)計(jì)量裝置接線異常分析工作.

1009-4873(2017)04-0017-05

TM933.4

A