三相三線電能表誤接線對計量的影響
2013-09-03 06:32:24陳賀
中國信息化·學術(shù)版 2013年7期
陳賀
【摘 要】在新裝計量裝置中由于電流互感器相序、極性的錯誤導致電能表的誤接線，造成電能計量的不準確。本文列舉了幾種三相三線電能表常見的誤接線，通過向量分析推導出電能表誤接線時所反映的有功、無功功率表達式，進而求出其對計量的影響。
【關(guān)鍵詞】三相三線制電能表 誤接線 更正系數(shù)
【中圖分類號】R363.1+24【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0402-02
電能計量是電力商品交易中的"一桿秤"，它的準確與否直接涉及到供用電雙方的經(jīng)濟利益。同時供電單位將計量管理，列為線損率管理的先決條件。
由于一般10kV及以上的高壓系統(tǒng)均采用三相三線的供電方式，所以高壓系統(tǒng)大多采用三相兩元件電能表計量電能。三相三線電能表的接線并不復雜，但由于疏忽，特別是附有電壓互感器與電流互感器的電能表，錯接的機會較多。三相三線電能表錯接線時會產(chǎn)生許多怪現(xiàn)象：有的不轉(zhuǎn)，有的反轉(zhuǎn)，有的隨負載功率因數(shù)角的變化有時正轉(zhuǎn)，有時反轉(zhuǎn)，有的雖然正轉(zhuǎn)，但計量出的電量數(shù)與實際不相符。由于電壓互感器的電壓相序可由相序表判斷，錯誤的可能性較小，本文著重討論電流互感器錯接線對電能計量的影響。如果將電流互感器的二次線接錯，共有八種接線，其中1種可以正確計量電能，有2種電能表不走，有3種電能表反轉(zhuǎn)，有2種電能表雖正轉(zhuǎn)，但計量出的電能是錯誤的。假設(shè)三相負載是平衡對稱的，即有如下關(guān)系：
UA=UB=UC=Uφ，IA=IB=IC=I，φa=φb=φc=φ，正確的接法為有功電能表第一元件接入UABIA，第二元件接入UCBIC。相角差為60°的無功電能表第一元件接入UBCIA，第二元件接入UACIC，有功功率為，無功功率為。下面分別列出在負載對稱時，不同接線方式下的三相三線有功電能表，和60°接線無功電能表的計量功率表達式及更正系數(shù)。
1 A、C兩相元件接錯時
（1）第一元件接入IC，第二元件接入IA：
根據(jù)向量圖1（a）得出：
有功計量功率為：PI=UABICcos（90°-φ）
PⅡ=UCBIAcos（90°+φ）
P=PⅠ+PⅡ=UIcos（90°-φ ）+UIcos（90°+φ）=0
式中≦PⅠ-第一元件所計有功功率
PⅡ-第二元件所計有功功率
P-表計計量總功率
（2）第一元件接入-IC，第二元件接入-IA時，根據(jù)向量圖1（b）得出有功計量功率為：
PⅠ=UABICcos（90°+φ）
PⅡ=UCBIAcos（90°-φ）
P=PⅠ+PⅡ=UIcos（90°+φ）+UIcos（90°-φ）=0
以上兩種接法，計得有功功率為零，有功電能表不走，無法計量有功電量。由此也不考慮無功電能表的計量。
（3）第一元件接入IC，第二元件接入-IA，根據(jù)向量圖分析，可知：
有功計量功率為：PI=UABICcos（90°-φ）
無功電能表中第一元件通入電壓UBC、電流IC；第二元件通入電壓UAC、電流-IA，且由于電壓線圈回路中電阻R的作用，使電壓磁通向量與電壓向量由原來的90°變?yōu)?0°，相當于各相元件相應(yīng)電壓相位超前30°角，所以無功功率計算可以寫成：
QⅠ=UBCICcos（150°+30°+φ）=-UIcosφ
QⅡ=UACIacos（150°+30°+φ）=-UIcosφ
Q=QⅠ+QⅡ=-2UIcosφ
式中≦QⅠ-第一元件所計無功功率
QⅡ-第二元件所計無功功率
Q-表計計量總無功功率
無功表反轉(zhuǎn)
（4）第一元件接入-IC，第二元件接入IA
根據(jù)向量圖分析
有功計量功率為：PⅠ=UABICcos（90°+φ）
PⅡ=UCBIAcos（90°+φ）
P=PⅠ+PⅡ=2UIcos（90°+φ）=-2UIsinφ
無功計量功率為：
QⅠ=UBCICcos（30°-φ-30°）=UIcosφ
QⅡ=UACIAcos（30°-φ-30°）=UIcosφ
Q=QⅠ+QⅡ=2UIcosφ
這種情況下有功電能表反轉(zhuǎn)，無功表正轉(zhuǎn)。
2 A、C兩相元件極性分別接反時
（1）第一元件接入-IA，第二元件接入IC
根據(jù)向量圖分析可知：
有功計量功率為：PⅠ=UABIAcos（150°-φ）
PⅡ=UCBICcos（30°-φ）
P=PⅠ+PⅡ=UI×[（cos150°cosφ+sin150°sinφ）+（cos30°cosφ+sin150°sinφ）]=UIsinφ
此時，無功表反轉(zhuǎn)。
（2）第一元件接入IA，第二元件接入-IC為：
根據(jù)向量圖分析可知：
有功計量功率為：PⅠ=UABIAcos（30°+φ）
PⅡ=UCBICcos（150°+φ）
P=PⅠ+PⅡ=UI×[（cos30°cosφ-sin30°sinφ）+（cos150°cosφ-sin150°sinφ）]=-UIsin
無功計量功率為：
QⅠ=UBCIAcos（90°-30°-φ）=UIcos（60°-φ）
QⅡ=UACICcos（30°+30°+φ）=UIcos（60°+φ）
此時，有功表反轉(zhuǎn)，無功表正轉(zhuǎn)。
（3）第一元件接入-IA，第二元件接入-IC為：
根據(jù)向量圖分析可知：
有功計量功率為：PⅠ=PⅠ=UABIAcos（150°-φ）
這種情況下有功表和無功表皆反轉(zhuǎn)。
根據(jù)以上分析，可以歸納出如下結(jié)果，見表1。
當然，電能表的錯接線除了上述幾種外還有電壓相序錯誤、電壓斷線、電流斷線等情況，但只要能根據(jù)實際的接線進行向量分析，得出實際的有功功率與無功功率的計算表達式，也就可得知計量失誤的影響。
