電能表燒毀故障分析

馬小輝, 周和平

(華立儀表集團(tuán)股份有限公司, 浙江 杭州 310023)

電能表燒毀故障分析

馬小輝, 周和平

(華立儀表集團(tuán)股份有限公司, 浙江 杭州 310023)

在10 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,三相電能計量裝置的電壓互感器通常采用V/V接線方式,常引發(fā)電能表被燒毀。針對這一故障現(xiàn)象,將三相電能計量裝置的V/V接線方式改為V/V-Yo接線方式。指出采用V/V-Yo接線方式的電能表,計量元件采集的電壓和電流同相,且能準(zhǔn)確、清晰地顯示其計量運(yùn)行狀況。

計量裝置; 電能表; V/V接線; V/V-Yo接線

0 引 言

10 kV電力系統(tǒng)中性點(diǎn)采用不接地方式,屬于三相三線制供電系統(tǒng),任一相電流向量等于其他兩相電流反方向的向量之和。對于三相三線制電能計量裝置,通常采集A、C相電流、三相線電壓,并施加到電能表中進(jìn)行計量。三相三線制電能表通常采用V/V接線方式。

1 運(yùn)行狀況

某投入生產(chǎn)的鑄造加工廠,電能計量裝置采用高功高計V/V接線方式。電壓互感器變比為10 000/100,電流互感器變比為50/5。帶上負(fù)荷后,通過校驗(yàn)儀檢測出來的電壓、電流向量圖如圖1所示。

測得的三相電能表第Ⅰ個計量元件的功率為PⅠ=UabIacos(30°+φ),這是正確的。測得的第Ⅱ個計量元件的功率為PⅡ=UbcIccos(150°+φ),這顯然是錯誤的。為此,將電能表電壓接線端子從左數(shù)的④與⑥對調(diào)一下,之后發(fā)現(xiàn)電能表液晶屏任何數(shù)據(jù)不再顯示,即出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象。測得接線端子②與④之間電壓由100 V變?yōu)?73 V。停電檢查后發(fā)現(xiàn),電能表第Ⅰ個計量元件的電壓互感器燒毀,并發(fā)現(xiàn)電源電壓互感器二次繞組接線方式錯誤。為便于分析電壓回路故障,列舉電能表錯誤接線圖,如圖2所示。

圖1 電壓、電流向量圖

圖2 電能表錯誤接線圖

2 原因分析

兩臺電壓互感器二次繞組正確接線方式為第一臺的x端與第二臺的a端接在一起,作為b相接入到電能表中,而實(shí)際接線是將二次繞組兩個x端接到一起作為b相。這樣,電能表第Ⅱ個計量元件的電壓線圈由同名端指向異名端的電壓為Ubc,第Ⅱ個計量元件所計量的功率是錯誤的,當(dāng)電壓接線端子④與⑥對調(diào)時,等值電路圖如圖3所示。X1為第Ⅰ個計量元件電壓線圈電感,X2為第Ⅱ個計量元件電壓線圈電感。

圖3 等值電路

以A相電壓初相角0°為基準(zhǔn),依據(jù)回路電壓法,第Ⅰ個計量元件電壓線圈承受的電壓模數(shù)值為

V/V接線方式很容易發(fā)生錯誤接線。10 kV系統(tǒng)三相負(fù)荷基本上是平衡的,但兩個計量元件所計量的電量并不相等,單獨(dú)一個計量元件所計量的電量不能說明任何問題。第Ⅰ個計量元件的線電壓與相電流之間的余弦夾角為cos(30°+φ),與第Ⅱ個計量元件的線電壓與相電流之間的余弦夾角為cos(30°-φ),沒有任何電學(xué)的物理意義,易給人造成錯誤概念,認(rèn)為A相與C相兩個功率因數(shù)不相等。在此基礎(chǔ)上,本文提出采用V/V-Yo接線方式。

3 V/V-Yo接線方式

三相電能計量裝置中的電壓互感器采用V/V接線方式,二次側(cè)繞組線電壓分別為Uab與Ubc,b為公用端,線電壓Uab=Ua-Ub。將三相三線制電能表更換為三相四線制電能表。三相四線制電能表有三個計量元件,分別將電壓Ua、Ub施加到第Ⅰ、Ⅱ個計量元件的電壓線圈上,線電壓為Ubc=Ub-Uc。因b為公用端,所以電壓Uc施加到第Ⅲ個計量元件的電壓線圈上。三個電壓線圈為Yo接線方式,中性點(diǎn)接地。V/V-Yo接線方式和向量圖如圖4所示。

圖4 V/V-Yo接線方式和向量圖

對于10 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),三相電能計量裝置由原來的V/V接線方式改為V/V-Yo接線方式,每組計量元件的電壓線圈承受的電壓為相電壓,電能計量的電壓變比為10 000/57.7。兩臺電流互感器分別串接在10 kV線路A、C相中,依據(jù)基爾霍夫節(jié)點(diǎn)電流定律,IA+IB+IC=0,所以IB=-(IA+IC)。故電流互感器二次電流Ia、Ic分別經(jīng)第Ⅰ個元件的端子③和第Ⅲ個元件的端子⑨流出。同樣,-Ib=Ia+Ic,接線端子③和⑨連接在一起,接入到端子⑥上。三相四線制電能表計量的功率為

P=UaIacosφ+UbIbcosφ+UcIccosφ

4 結(jié) 語

三相電能計量裝置采用V/V接線方式,三相三線制電能表每個計量元件所采集的電壓與電流并不同相。因此,顯示出的功率及余弦函數(shù)值沒有實(shí)際意義,如果發(fā)生故障或錯誤接線,追、退計算電量也較為麻煩。因此,在10 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,將三相電能計量裝置V/V接線方式改為V/V-Yo接線方式。該接線方式采用三相四線制電能表進(jìn)行計量,每個計量元件所采集的電壓與電流同相,并且準(zhǔn)確清晰地顯示出每一相上的電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率和無功功率及相對應(yīng)的電量。

在10 kV中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中,三相電流大小相等并互為對稱,三相四線制電能表計量的每一相電量基本相等,一旦某個計量元件出現(xiàn)故障,完全可以參考其他兩個計量元件的電量進(jìn)行追補(bǔ)。因此,采用V/V-Yo接線方式的三相電能計量裝置,在電力系統(tǒng)運(yùn)行中有推廣應(yīng)用的價值。

[1] 胡明紅.動態(tài)無功補(bǔ)償裝置在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣,2013,4(1):27-30.

[2] 馬小輝,周和平.三相電能計量裝置V/V接線方式的分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(9):5-8.

[3] 唐軍,周和平.10 kV電力用戶無功補(bǔ)償運(yùn)行方式分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2014,5(10):32-34.

【編輯部資訊】

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《現(xiàn)代建筑電氣》編輯部

Fault Analysis of Electric Energy Meter Burning

MA Xiaohui, ZHOU Heping

(Holley Metering Co., Ltd., Hangzhou 310023, China)

The voltage transformer of three-phase electric energy metering device usually adopts the V/V connection mode in the 10 kV neutral ungrounding system,resulting in the three-phase electric energy meter’s burn-out.Aiming at the fault phenomenon,this paper proposed the V/V-Yoconnection mode instead of the original V/V connection mode.It is pointed out that the measuring elements of electric energy meter which uses the V/V-Yoconnection mode collect the same phase current and voltage,and the electric energy meter can clearly and exactly display the metering operating state.

metering device; electric energy meter; V/V connection mode; V/V-Yoconnection mode

馬小輝(1973—),男,博士,從事電能計量自動化主站和采集終端項(xiàng)目的研究。

TM 933

A

1674-8417(2015)01-0036-03

2014-07-28

周和平(1954—),男,高級工程師,從事電能計量及電器設(shè)備自動化保護(hù)方面的研究。