三相三線計量裝置接線故障簡化分析

韓 帥，朱振軍

（1.華北電力大學，河北 保定 071003；2.山東濰坊開發區華為電氣有限公司，山東 濰坊 261061）

0 引言

電能計量裝置包括各種類型的電能表、計量用的電壓、電流互感器及其二次回路等。故障接線、斷相或短路等情況會給電能計量帶來很大誤差，給國民經濟造成很大損失。供電管理人員在知道故障類型的情況下，通過計算更正系數就可以準確計算出差錯電量，從而合理的退補電量來保障供、用電雙方的經濟利益。在對Y/Y型三相三線電路計量裝置的各種錯誤接線類型進行全面分析的基礎上，根據畫出的相量圖得到在各種錯接線情況下的線電壓與相電流之間的相角以及線電壓/相電流的模值。這樣，工作人員在知道接線類型的情況下就可以省去畫相量圖的過程，根據相位角表以及數值表中的數據直接進行更正系數的計算，達到退補電量的目的。

1 三相三線（Y/Y型）電能計量裝置接線

高壓網絡一般采用三相三線電路，通過三相兩元件電能表對經過電壓、電流互感器后的二次回路進行電能計量。線路中電流互感器多為兩相星形接法，而電壓互感器接線方式主要分為帶兩個互感器的V/V型接線和帶三個互感器的Y/Y型接線，不同的接線方式對計量的影響并不相同。主要針對三相三線電路中Y/Y型互感器接線方式時錯誤接線故障的分析。

在圖1中，三個電壓互感器（TV1、TV2、TV3）的二次側回路構成了Y/Y型接線，分別接到A相、B相和C相的電壓上，大寫字母為一次側端，小寫字母為二次側端。a、b相的相電壓構成了第一元件的線電壓，即＝-；c、b相的相電壓構成了第二元件的線電壓，即=-。A、C相電流分別經過電流互感器TA1、TA2后的二次側電流、構成第一元件、第二元件的相電流。

正常情況下，電能表測得電量為第一元件和第二元件測得電量之和。將電能表的示數值乘以電壓互感器和電流互感的倍數，就是三相回路中實際消耗的電能。當有接錯線或其它計量故障的情況時，實際用電度數和電能表計量數之間存在很大的誤差。在后面的小節中將會重點分析計量故障的各類情況及解決方法。

圖1 Y/Y型三相三線電能計量裝置正確接線圖

2 常見錯接線的向量圖分析

電壓、電流互感器的引入使得計量裝置二次線路增多，大大增加了接線錯誤的幾率，相序逆序、互感器極性接反等錯誤接線是造成計量故障的主要原因。

2.1 錯誤接線分類

分析的故障主要包括TV回路二次側錯誤接線、TA二次側錯誤接線、電壓相序逆序、電流相序錯誤等，下面具體分析每一類可能的錯誤接線情況。

電壓互感器：正確接線，TV1回路二次側反接，TV2回路二次側反接，TV3回路二次側反接，TV1、TV2回路二次側反接，TV1、TV3回路二次側反接，TV2、TV3回路二次側反接，TV1、TV2和TV3回路二次側均反接共8種情況。

電流互感器：正確接線，第一元件所接互感器反接，第二元件所接互感器反接，第一、二元件所接互感器均反接共4種情況。

電壓相序：ABC，BCA，CAB，ACB，BAC和CBA共6種情況。

2.2 向量圖分析

電壓互感器接線、電流互感器接線、電壓相序接線和電流相序接線中每一類的接線可與其它類任意組合。三相三線Y/Y型接線向量圖中只涉及到線電壓與相電流兩個向量，線電壓由電壓相序與電壓互感器接線組合而確定，相電流由電流相序與電流互感器接線組合而確定，下面舉例說明分析過程。

（1）電壓相序與電壓互感器組合。

（2）電流相序、電流互感器組合。

各種線電壓與相電流在向量圖中的表示如圖2，通過計算可得到任意上述的線電壓與相電流的夾角。假設每一相的電路對稱，則每一相電壓與其相電流夾角都為φ，Ua＝Ub＝Uc＝U，Ia＝Ib＝Ic＝I。

圖2 三相三線電能計量裝置Y/Y型接線向量

3 向量圖得到相位角表

通過計算可得到圖2中任意線電壓與相電流的夾角（電流滯后電壓的角度）。 表1、表2、表3、表4、表5分別是在圖2的基礎上得來。表1、表2、表3列出了線電壓、相電流及其夾角之間的關系；表4、表5分別列出了線電壓、相電流的數值大小。這樣就可以根據實際錯接線方式，不畫出向量圖，通過查閱相位角表/數值表，直接列出電能量表達式，從而方便的計算出更正系數。

表1 a、b相構成的線電壓相位角表

表2 a、c相構成的線電壓相位角表

表3 b、c相構成的線電壓相位角表

表4 線電壓的數值表

表5 相電流的數值表

在上述2.2的例子中，我們分析得到的第一元件的電壓、電流分別為、，查表3得第一元件的相電流、線電壓夾角為60°-φ，查表4得線電壓數值大小為U，查表5得相電流數值大小為I；第二元件的電壓、電流為、，查表2得第一元件的相電流、線電壓夾角為60°-φ，查表4得線電壓數值大小為U，查表5得相電流數值大小為I。則故障期間電量為：

正確電量為：W=3UItcosφ

在知道功率因數情況下，可直接計算出更正系數：

根據K值計算得到的退補電量為：

4 總結

相位角表法給電力工作人員提供了極大的方便，分析者可以根據錯誤接線的方式，輕而易舉地得出各種錯誤接線方式下的電量計算公式，從而便于更正系數的計算，為退補電量的計算提供依據。文中提到的相位角表總共能解決幾千種的錯誤接線情況下的電量退補。不僅適合于上述的錯誤接線的情況，同時還適用于斷相的情況。