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《诚博娱乐》 朱虹,周和平 2015-10-14 14:08
诚博娱乐讯: 朱 虹,周和平
(华立仪表集团股份有限公司,杭州  310023)
[摘要]  三相电能表有多种错误接线方式,通过计算电能表各计量元件的电压与电流之间余弦函数角度,并与三相计量模板进行比较,可准确直观地表示出实际接线方式,再依据计算功率表达式,可对错误接线方式进行电量更正。
关键词  三相电能表 接线方式 计量模板 余弦函数角度 电量更正

0 引言
根据电力系统中性点接地方式的不同,三相电能表计量方式可分为三相三线制和三相四线制,在实际工作中,常发生因其电压、电流相序或极性接线错误而导致电能计量不正确的情况。通过计算出每个计量元件电压与电流之间的向量夹角,并与三相计量模板相比较,就可准确地判断出电能表的错误接线。三相计量模板囊括了各种错误接线方式,应用方便快捷,对实际生产工作有一定的指导意义[1]
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1 电能表接线方式  
1.1 中性点不接地系统
对于中性点不接地系统,依据基尔霍夫电流定律有,即任一相电流等于其它两相电流反向之和,三相电流在数值上相等,相角三相对称,因此,电能计量装置采用V/V接线方式,如图1所示[2]。设定电能表的电压线圈极性由同名端指向异名端,电流线圈的极性由同名端流入、异名端流出。

图1 计量装置V/V接线方式
由图1可知,电能表第Ⅰ元件的线圈承受线电压,流过电流,二者夹角为;第Ⅱ元件的线圈承受线电压,流过电流,二者夹角为。计算功率表达式为:
 (1)
式中,分别为线电压和线电流;为功率因数角。
1.2 中性点直接或间接接地系统
对于中性点直接或间接接地系统,电能计量装置通常采用Y0 /Y0接线方式(三相四线制),如图2所示。

图2 计量装置Y0/Y0接线方式
计算功率表达式为:
   (2)
式中,分别为相电压;分别为相电流;分别为对应相电压与相电流之间的功率因数角。电能计量装置Y0 /Y0接线方式采用分相计量,无论负荷是否对称都能正确计量。对于0.4kV系统,考虑到单、三相用电负荷不平衡情况,采用三相四线制供电方式,三相负荷不平衡电流经零线流回到电源,即,电源电压直接施加到电能表上,如图2(b)所示[3]

2 错误接线判断
在生产实际中,常发生电能表接错线的情况,可通过计算出三相三线制或三相四线制电能表各计量元件的电压与电流之间的余弦夹角,再与计量模板进行比较来判断电能表接线是否正确。其中,计量模板是依据电能表可能出现的错误接线而预先绘制出来的向量图。下面通过案例进行分析。
案例1:一只用于计量10kV高压电力用户的三相三线制多功能电能表。上传到主站的数据包括电能表第Ⅰ计量元件,线电压与相电流之间夹角的余弦函数值;第Ⅱ计量元件,线电压与相电流之间夹角的余弦函数值;总电量近乎为零。
分析:第Ⅰ计量元件的余弦函数角,第Ⅱ计量元件的余弦函数角,画出第Ⅰ、第Ⅱ计量元件的向量图和三相三线计量模板,如图3所示。

图3 三相三线电能表向量比较
第Ⅰ元件向量绕x横轴顺时针或逆时针旋转,当与模板上的线电压和相电流基本重合(因功率因数角存在差异)时,即为实际接线方式。在办公软件Word中(也可用普通量角器进行角度测量),用鼠标选择第Ⅰ元件向量,点击绘图→选择组合(即将第Ⅰ元件向量组合),再用鼠标将第Ⅰ元件向量拖到模板圆心位置,点击绘图→旋转或反转→自由旋转,按下Ctrl键,以圆心为轴,用鼠标就可以自由进行旋转,结果与UabIc重合,同理第Ⅱ元件向量与UcbIa重合,这显然是错误接线。按照式(1)将A相与C相的电流线对调,更正后测得第Ⅰ元件余弦函数值,第Ⅱ元件余弦函数值,由此可得,两功率因数角相等,表明接线方式正确。
案例2:一只用于计量0.4kV侧低压电力用户的三相四线制多功能电能表,采用Y0/Y0接线。上传到主站的三相功率因数分别为,并且C相有功功率为负值。
分析:由式(1)可知,总电量近似少计量,而负荷功率因数一般在0.8~1.0,据此可画出三相四线各种错误接线的计量模板,其中,如图4所示。

图4 三相四线电表向量比较
通过向量比较,第Ⅰ、第Ⅱ元件的接线方式正确,第Ⅲ元件的电流极性接反,更正后即为正确计量[4]

3 结束语
通过筛选采集终端上传到主站的相关数据,查出接线方式存在问题的疑似用户,计算出电能表各计量元件电压与电流之间的余弦夹角,并与计量模板进行比较,可及时准确地找出错误的接线方式。

参考文献
[1]陈向群.电能计量培训教材[M].北京:中国电力出版社,2005
[2]邱关源.电路原理[M].北京:人民教育出版社,2001
[3]王海群.电网谐波污染及用户侧谐波管理措施[J].电力需求侧管理,2008(3):78~80
[4]周和平.10kV电力系统电能计量装置运行异常的案例分析[J].诚博娱乐,2010(2):45,46
  1. 《诚博娱乐》2013年6月刊
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