逆相序對電能表計量準確性影響的研究

康文廣，朱彬，劉冬，張海麗

(天津市電力公司城西供電分公司，天津300385)

隨著國民經濟的不斷發展，電力客戶逐步增多，電能需求量日益增加，計量是否準確不但影響到供電企業的形象和聲譽，而且直接關系到供電企業的經濟效益。在農村電網中，由于農網大面積改造、線路頻繁切改和裝表接電等原因，經常會造成三相交流電能表接線出現逆相序。所謂逆相序，是指三相電壓、電流相對應接入電能表，而接入電能表電壓的次序為UWV、WVU、VUW三種形式，則稱此時電能表接線為逆相序［1］。對三相三線制供電線路而言，線路逆相序運行對線路上的單相設備沒有影響，對三相旋轉設備，一般可通過觀察三相交流旋轉設備的正反轉，改變三相設備的接線，使其正轉即可正常使用，但是逆相序會對電能計量的準確性產生一定的影響，本文將重點探討這方面的內容。

1 逆相序對三元件電能表的影響

(1)三元件電能表采用的是三元件有功電能表原理和跨相90°型無功電能表原理。三元件電能表計量的有功功率為P=Pa+Pb+Pc=Ua Ia cosθa+Ub Ib cosθb+Uc Ic cosθc。可見，三元件有功電能表計量的有功功率僅跟各自的相電壓、相電流及它們的夾角有關，與三相相序無關，所以，逆相序不影響三元件有功電能表的正確計量。

(2)跨相90°型無功電能表接線，是指第一元件取A相電流和線電壓Ubc，第二元件取B相電流和線電壓Uca，第三元件取C相電流和線電壓Uab。某元件流過哪相電流，電壓就取的是另外兩相，即所謂“跨相”之意，并且電壓中的超前相接電壓線圈的首端［2］，其原理圖如圖1所示。

(3)正相序時，三元件無功電能表的三個元件反應的無功功率分別為

圖1 跨相90°型無功電能表接線原理圖

(4)逆相序時，三元件無功電能表的三個元件反應的無功功率分別為

圖2 三元件無功電能表正相序相量圖

圖3 三元件無功電能表逆相序相量圖

可見，三元件無功電能表在逆相序時計量的無功功率與正相序時大小相等，方向相反，見圖2，圖3所示。對于同時可計量正向無功和反向無功的電能表，供電部門是按照正、反向無功電量的絕對值之和計算用戶的月平均功率因數的，所以逆相序不影響三元件無功電能表的正確計量。

2 逆相序對二元件電能表的影響

(1)二元件電能表采用的是二元件有功電能表原理和內向角60°型無功電能表原理，見圖4所示。正相序時，如圖5所示，兩元件電能表計量的有功功率為

圖4 三相三線兩元件有功電能表原理接線圖

圖5 三元件無功電能表逆相序相量圖

逆相序VUW、UWV、WVU時，兩元件電能表計量的有功功率分別為

二元件電能表只能適用于中性點對地絕緣系統，一次供電系統中沒有接地線，如我國農村35 kV、10 kV配電網，該系統能基本保證IA+IB+IC=0，三相電路對稱，可滿足Uba=Ubc=Uab，Ia=Ib=Ic，θa=θb=θc，故不論正相序還是逆相序式(8)、(9)、(10)有功功率均為P=P1+P2=U I cosθ，可見，逆相序不影響二元件有功電能表的正確計量

(2)內向角60°型無功電能表，接線原理圖如圖6所示，其中第一元件取A相電流和線電壓，第二元件取C相電流和線電壓;為了便于分析，這里設定:正相序時，相位超前120°相位超前120°;逆相序時，U·a相位滯后120°相位滯后120°;不論正、逆相序，電能表的結構決定:相位滯后于60°相位滯后于60°;每組元件ФI磁路損耗角視為0°。則有:

圖6 三相三線兩元件60°型無功電能表原理接線圖

①正相序時，無功電能表兩元件反應的驅動力矩為MQ1+MQ2，如圖7所示。

當兩元件結構相同，三相電路完全對稱，令K1=K2=K，θa=θc=θ，則電能表總的驅動力矩為

②逆相序時，如圖8所示，無功電能表兩元件反應的驅動力矩分別為

圖7 兩元件60°型無功電度表正相序相量圖

圖8 兩元件60°型無功電度表逆相序相量圖

當兩元件結構相同，三相電路完全對稱，令K1=K2=K，θa=θc=θ，則電能表總驅動力矩為

因為現場負荷一般為阻感負載，故從式(17)可以看出:

可見，二元件無功電能表在逆相序時計量的無功功率與正相序時相比可大、可小、也可以相等，大小僅與電壓與電流的夾角有關，所以，在實際工作中應重點關注二元件電能表逆相序問題。當功率因數小于0.5時，無功表轉速變慢，少計無功電量，因為《功率因數調整電費辦法》中的功率因數是指依據電能表計量的月有功和無功電量計算出月平均功率因數，如式(18)所示，所以這時候計算得出的月平均功率因數會偏大一些，按照功率因數調整電費表也就是懲罰電費會減少，需要追收電費［3］;當功率因數大于0.5時，無功表轉速變快，多計無功電量，這時候計算得出的月平均功率因數會偏小一些，也就是懲罰或獎勵電費減少，需要退收電費。

式中:WP為有功電能表月積累數(kW·h);WQ為無功電能表月積累數(kvar·h)

表1 以0.90為標準值的功率因數調整電費表

3 結論

逆相序對三元件電能表計量沒有影響，對二元件有功電能表計量沒有影響，但是對無功電能表計量會產生影響。在實際工作中，對于100 kVA及以上的非居民用電戶，其電費組成包括按功率因數調整電費部分，當二元件無功電能表接線為逆相序時，應按照實際的功率因數退、補無功電量，并且按照《功率因數調整電費辦法》相關規定進行電費的退、補。

所以，這就要求供電企業在電網改造、裝表送電時一定要注意計量裝置的相序問題，除了將用電設備接線做調整，使其可以正常使用外，還要及時改正電能計量裝置的接線，使其為正相序，保證電能表的準確計量。

［1］電力行業職業技能鑒定指導中心.裝表接電［M］.2版.北京:中國電力出版社，2008:87.

［2］吳安嵐.電能計量基礎及新技術［M］.2版.北京:中國水利水電出版社，2008:123－124.

［3］水利電力部、國家物價局.功率因數調整電費辦法［S］.1983:4.