三相三線電能表誤接線對計量的影響

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。

【關鍵詞】三相三線制電能表 誤接線 更正系數

【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及以上的高壓系統均采用三相三線的供電方式，所以高壓系統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生許多怪現象：有的不轉，有的反轉，有的隨負載功率因數角的變化有時正轉，有時反轉，有的雖然正轉，但計量出的電量數與實際不相符。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，有2種電能表雖正轉，但計量出的電能是錯誤的。假設三相負載是平衡對稱的，即有如下關系：

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。

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°變為60°，相當于各相元件相應電壓相位超前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

（4）第一元件接入-IC，第二元件接入IA

根據向量圖分析

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，無功表正轉。

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。

（2）第一元件接入IA，第二元件接入-IC為：

根據向量圖分析可知：

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，無功表正轉。

（3）第一元件接入-IA，第二元件接入-IC為：

根據向量圖分析可知：

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。

根據以上分析，可以歸納出如下結果，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。