電能計量方式及接線錯誤研究分析

宋明澤

(遼寧省電力有限公司盤錦供電公司,遼寧盤錦 124010)

電能計量方式及接線錯誤研究分析

宋明澤

(遼寧省電力有限公司盤錦供電公司,遼寧盤錦 124010)

文章首先介紹了電能準確計量的意義和電能計量的方式,其次介紹了電能計量裝置及電能計量原理,最后對電能計量裝置的錯誤接線方式進行了分析。

電能計量 接線方式 電壓互感器 電流互感器

1 概述

隨著我國經濟的快速發展，社會用電量不斷增加。電力在經濟發展中的地位越來越重要。準確計量用戶用電量和合理收費，直接關系到電能商品結算的公平、公正和準確、可靠性。電能表作為電能計量的主要裝置，其安裝接線是否正確直接影響到計量的準確性，而電能計量裝置的安裝接線則受技術水平、責任心甚至道德水平和法律意識等諸多因素影響。

2 電能計量裝置及電能計量方式

2.1 電能計量裝置

電力生產的特點是發電、供電、用電三者連成一個有機體，相互緊密聯系缺一不可。它們相互之間就需要一個計量器具進行測量計算，才能掌握銷售出的電能的數量，這個計量器具就是電能計量裝置。電能計量裝置一般由電壓互感器(PT)、電流互感器(CT)、電能表以及二次回路等組成。其原理是將不能直接測量的高電壓和大電流轉換成可測量的低電壓和小電流。互感器就是變換電壓、電流的容量小、用途特殊的變換器。

電能表是電能計量裝置的核心設備，它專門用于計量電能消耗。目前，我國使用最廣的電能表是感應式電能表和電子式電能表。此外長壽命電能表、機電一體化電能表、全電子式電能表、多功能全電子式電能表、預付費電能表、復費率電能表、損耗電能表等也逐漸得到使用與普及。

圖1 計量裝置安裝方式

圖2 電能計量電壓回路

圖3 電能計量電流回路

圖4 接有60度無功電能表的電能計量電壓回路

2.2 電能計量方式

供電線路分為單相、三相四線和三相三線電路，那么，與之對應的電能表也有單相電能表、三相四線電能表和三相三線電能表。所謂計量方式并非按電能表分類，而是按電能計量裝置相對供電變壓器的位置不同來區分。圖1中的A、B、C分別是計量裝置的安裝點。

根據不同的用戶，電能計量方式共分為以下幾種類型：

(1)按照電力客戶受電端電壓的不同，分為高供高計、高供低計、低供低計三種。(2)按照電力客戶用電設備的不同，分為單相、三相三線、三相四線。(3)按電壓等級和電流大小不同，分為高壓計量和低壓計量，直接接入和經互感器接入方式。

3 電能計量裝置錯誤接線方式分析

3.1 電能計量裝置的接線方式

根據電能計量裝置接線方式的不同，可分為如下幾種接線方式[1]。

(1)接入中性點絕緣系統的電能計量裝置，應采用三相三線有功、無功電能表。接入非中性點絕緣系統的，應采用三相四線有功、無功電能表或三只感應式無止逆單相電能表。(2)接入中性點絕緣系統的2臺電壓互感器，35kV及以下的宜采用V/V方式接線，接入非中性點絕緣系統的3臺電壓互感器，35kV及以上的宜采用Y0/y0方式接線。其一次側接線方式和系統接地方式相一致。(3)低壓供電，負荷電流為50A及以下時，宜采用直接接入式電能表;負荷電流為50A以上的，宜采用經互感器接入的接線方式。(4)對三相三線制接線的電能計量裝置，其2臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用四線連接。對三相四線制接線的電能計量裝置，其3臺電流互感器二次繞組與電能表之間宜采用六線連接。

3.2 電能計量裝置錯誤接線方式簡介

電能計量裝置測量電路按接入線路的方式可分為直接接入式、經互感器間接接入式兩種。高壓三相三線電能計量裝置測量電路模式如圖2和圖3所示。

圖5 錯誤接線方式圖

在圖2、圖3所示的模式中，只考慮了單個三相三線的有功電能表或多功能電子表，而在多數情況下都是一只感應式的有功電能表和一只感應式的60度無功電能表，由于感應式的60度無功電能表二個電壓元件分別取至UAC和UBC。所以這時的電能計量電壓回路接線圖應是如圖4所示。圖4中，Z1、Z2表示有功電能表的一、二元件的電壓阻抗，Z3、Z4表示無功電能表的一、二元件的電壓阻抗。從對比圖2和圖3可以看出在電能計量電壓回路發生故障時(如：壓變高壓熔絲斷線、二次電壓斷線)，所加在有功電能表一、二元件上的電壓會有所不同，這一差別將會影響更正系數的正確計算，在后面的內容中，將進行詳細的分析。

電能計量電流回路相比之下，要比電壓回路簡單些，但在短接電流時誤認為只要短接A、C兩相電流。

3.3 電能計量裝置錯誤接線方式分析

采用新型電能表現場校驗設備判斷電能計量裝置錯誤接線的關鍵是確定電流與電壓的對應關系，確定電流與電壓的對應關系必須先確定用電負荷的三個因素：A負荷潮流方向;B負荷性質，即屬于感性負荷還是容性負荷;C負荷大致的功率因數范圍。

(1)負荷性質的確定。據統計，大多數用電用戶都是感性負載，極少數為容性負載。很多用戶為了提高功率因數大都采用了電容器無功補償設備，導致無法判斷負荷性質。解決辦法是讓用戶暫停用電容器無功補償裝置，使功率因數在滯后的情況下進行錯誤接線分析;或在變壓器空載情況下進行，即使這時負荷較小，其功率因數也必定滯后、較差。

(2)負荷功率因數范圍的確定。一般情況下，照明負荷的功率因數較低，而動力負荷的功率因數相對較高大都在0.8以上。對于負荷處于上下網臨界點時的功率因數和電氣機車負荷的功率因數的判斷，可采取兩種方法，一是上文述及的停用電容補償和變壓器空載法;二是功率對比法，方法是用用戶處功率表的一次示值獲得計量回路上的二次功率，并與測量的二次電壓、電流幅值比較，從而獲得功率因數范圍的范圍。在選擇計量回路的功率示值時，既可以是線路對側的計量回路也可以是條線路或主變另外幾側的功率疊加值[2]。

(3)錯誤接線方式判斷。隨著電子技術的發展和新型電能表校驗設備的不出現，目前很多電能表現場校驗設備，不僅能測量電壓、電流的幅值大小和功率大小，還能直接顯示出電壓和電流關系的相量圖。因此，傳統的六角圖相量分析法對錯誤接線方式的確認已顯得有些繁瑣，采用新型電能表現場校驗設備只要能夠確認電流與電壓的對應關系，確認電能表的錯誤接線就變得非常簡單[3]。

如某一用戶處電能表，已知該用戶負荷為感性負荷，功率因素大約在0.9～1.0之間，用現場校驗儀所測回路相量圖如圖5所示。

由于已知該用戶為感性負荷，功率因素為0.9～1.0，就可以方便地做出如下判斷：Ic電流對應Ub電壓，均取自同一相別;因為Ia電流和Ua電壓之間的相位角大于30度，Ia電流同鄰近的Ub電壓和Ua電壓均不對應;Ia電流和Ub電壓之間的相位角顯容性;Ia正好對應Uc電壓。

基于上述判斷，在電流和電壓的對應關系確定后，就可以判斷出電壓的相序排列：從上面的分析判斷可以看出，沒有電流與Ua電壓對應，這就說明著Ua電壓在正確的相量圖應該是Ub電壓。在確定了正確的Ub電壓后，其他兩相電壓Ua、Uc，也就可以很方便地加以確定。從而可以分析出錯誤接線相量圖中Ub電壓對應正確相量圖中的Uc電壓、錯誤接線相量圖中Uc電壓對應正確相量圖中的Ua電壓。根據上述分析判斷，最終確定電能表的接線方式為有功電能表第一元件接入的是Ubc、Ia，Uac、Ic。

4 結語

分析判斷確定電能計量裝置錯誤接線方式的關鍵是確定電流與電壓的關系以及負載性質和功率因數。確定這些因素后就可獲得錯誤的電流、電壓關系相量圖，根據電流、電壓關系相量圖，就可方便確定錯誤接線。

[1]孫藝敏,周毅波.電能表接線智能仿真系統的應用[J].廣西電力,2007年第2期49-50.

[2]李音,王哲.三相三線電能計量裝置錯誤接線的簡化分析[J].電測與儀表,2006年第4期24-25.

[3]鄧明斌.從向量圖判斷電能表接線方式[J].電測與儀表,2O07年第l2期,26-29.

宋明澤(1983—),男,遼寧本溪人,碩士,畢業于大連理工大學,工程師,現就職于遼寧省電力有限公司盤錦供電公司。