三相四線有功電度表接線分析研究

【摘要】 電能是一種清潔、方便的能源，無論在工農業生產中，還是在日常生活中，已經不可或缺。由于電力生產的特殊形式，電力生產的發、供、用電的每個環節都存在著記錄電能，考核電能的特殊要求。因此，凡用電的地方都有記錄電能的儀表—電度表，其用量的巨大和普及性，以及作為計量的特殊性，是其它任何儀表無法相比的。本文介紹了三相有功電度表的各種正確接法及經過電流互感器、電壓互感器接入低壓及高壓系統計量的接法，還介紹了幾種容易接錯的接法，并提出了接線分析判斷依據。

【關鍵詞】 三相四線有功電度表 接法 電流互感器 電壓互感器 功率 向量一、三相四線有功電度表的接線方式

1.1三相四線有功電度表

三相四線有功電度表是按三表法的測量原理構成的。三相四線有功電度表按電磁元件結構數可分為三線四線二元件（如DT1型）和三相四線三元件（如DT862a型）兩種形式。圖1是三元件DT862型。

三相四線兩原件電度表只有兩組電磁元件，其接線特點是：B相電流線圈分別繞在A，C兩個電流磁鐵上，但繞向相反；同時不要B相電壓，與三相四線三元件電度表比較，少一個電磁元件。

1.2二元件三相四線電度表

這種電度表的接線方式如圖2（a）、（b）所示。由圖可見，電流IA，IC和IB分別通過第一元件（圖中左邊）和第二元件的電流圈的基本線圈（N1）和附加線圈（N2）。因此，A相和C相電流元件通過的總電流分別為：（IA-IB）和（IC- IB）；電壓UAN和UCN分別并接于第一元件和第二元件的電壓線圈上。圖2（a）接線的向量關系如圖2（c）所示。

式（1-1）乘以用電時間為三相四線電路中的有功電能。上式推導是在對稱條件下得出的，只要三相電壓對稱，不論負載是否平衡，都能夠正確計量電能。也就是說這種結構的電能表只適用于在簡單不對稱電路中測量有功電能。

式中，UX、U分別為相電流和線電壓（UX指UA、UB、UC；IX指Ia、Ib等）；IX、I分別為相電流和線電壓（Y形負載電路IX=I）；Ua、Ub和Uc分別為A-N、B-N和C-N間的電壓（即A、B、C三相相電壓）；φA、φB、φC分別為A相、B相和C相功率因數角（即相應相電壓與相電流之間的夾角）。

1.3三元件三相四線電度表的接線

三元件三相四線有功電度表的接線方式如圖3（a）、（b）所示。

其電流IA、IB和IC分別通過第一元件（圖中左邊）、第二元件（圖中中間）和第三元件（圖中右邊）的電流線圈；電壓UAN、UBN和UCN分別并接于第一元件、第二元件和第三元件的電壓線圈上。其向量關系如圖3（c）所示。

由上式推導結果表明：三元件電度表不論電壓是否對稱，負載是否平衡，都可以正確計量三相四線電路中的電能。這種結構的電度表適宜于復雜不對稱電路測量有功電能。

二、三相四線有功電度表錯誤接線實例分析

2.1三相四線有功電度表的正確接線

圖4（a） 三相四線有功電度表正確接線

三相四線有功電度表正確接線如圖4所示。圖4（a）是3個元件的三相四線有功電度表的標準接線方式，電流ia、ib和ic分別通過元件1、2、3的電流線圈，電壓Ua、Ub、Uc分別接到元件1、2、3的電壓線圈，最適宜于中性點接地的三相四線制的電路中計量有功電能。不論三相電流電壓對稱與否 ，均能準確計量。此接線方式應注意，應按正確相序A、B、C接線。N線（中線）與A、B、C相線不允許顛倒，否則會發生計量錯誤或使電壓線圈承受線電壓而燒壞。

圖4（b）、（c）是三臺電流互感器計量低壓三相四線有功電能的接線圖。圖4（b）是電壓線和電流線公用方式。此接線中性線若斷開，計量誤差較大。圖4（c）是電壓線和電流線分開方式。圖4（d）是三相四線有功電度表經電壓互感器（接成星形）和三臺電流互感器計量中性點直接接地系統和高壓三相系統有功電能的接線圖。這種計量接線不受流過中性點電流in的影響，能正確計量。

在圖4（d）所示三相系統中，如果用三相三線有功電度表計量有功電能，在中性點直接接地的高壓三相系統中采用圖4（d）的接線方式。

三、三相四線有功電度表的錯誤接線分析

三相四線有功電能表主要用于低壓三相四線制電路，一般容易出現如下幾種錯誤接線。

3.1三相四線有功電度表電壓線圈斷開

圖5（a）所示為兩相電壓線圈斷線時的接線圖，在三相負載平衡時，只計量單相電能，即P=UIcosφ

若三相電壓線圈都斷線，則電度表不能計量，P=0.

若一相電壓線圈斷線，則P=2UIcosφ，電度表少計1/3電量。

3.3三相三元件有兩元件電壓線圈未接對應相

則P=3UIcos（1200-φ）=3UI（-1cosφ/2+sinφ/2）即該時計量的功率隨負載功率因數角φ而變化，當φ>300，P>0.電度表鋁盤正轉；φ<300，P<0，電度表鋁盤反轉；φ=300，P=0，電度表鋁盤不轉。

四、結束語

本文詳細的介紹了三相四線二原件及三元件有功電度表的各種接法及接線分析和接線錯誤判斷。

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