零線斷線對三相四線有功電能表計量的影響分析

經驗人：張光亞 侯紅麗 劉少華 姚 嵐 林士明 趙雪婷 程 曦 吳 周 張東平 王紅梅

零線斷線對三相四線有功電能表計量的影響分析

經驗人：張光亞 侯紅麗 劉少華 姚 嵐 林士明 趙雪婷 程 曦 吳 周 張東平 王紅梅

部分三相四線制電能表存在零線虛接或者接觸不良的情況，使得供電企業對電能表錯接線引發的電量退補難于準確計算和處置。本文基于中性點電位偏移理論及三相四線電能表計量原理，在三相負荷對稱條件下對電能表計量功率進行測算，分別針對零線斷線且三相電壓均有效接入、零線斷線且A相電壓斷線、零線斷線且A、B兩相電壓斷線、零線斷線，A相電壓線圈短路四種計量方式，就零線斷線對三相四線有功電能表計量的不同影響進行了系統分析，為類似情況下退補電量的處理提供了依據。

三相四線有功電度表在低壓系統電能計量中應用較為普遍，由于受接線工藝、三相不平衡等因素的影響，部分電能表的零線虛接或者接觸不良，未能有效接入。在供電企業日常營業管理中，在三相四線電能表零線非有效接入的情況下，對于電能表錯接線的電量退補處理往往等同于零線有效接入進行，這對退補電量的計算及電量電費的準確結算產生了影響。因此，有必要對零線虛接或者斷線對計量的影響進行分析，從而準確實施類似情況下退補電費的計算和處置。

三相四線電能表計量原理

若三相負荷平衡，電能表計量功率：

中性點電位偏移分析

依據節點電壓法，中性點N和N?之間的電壓為：

由上式可得：

計量分析

圖1　

圖2　

零線斷線且三相電壓均有效接入

圖3　零線斷線且A相電壓斷線時的三相四線電表接線圖和矢量圖

圖4　

零線斷線且A相電壓斷線

當零線斷線且A相電壓斷線時，三相四線電能表接線圖及向量圖如圖3所示。

此時：B、C兩相電壓線圈串聯，串聯線圈兩端電壓為線電壓UBC，因此兩電壓線圈兩端電壓大小為UBC/2，方向相反。這種情況下，三個元件分別計量功率為：

當B相或C相電壓斷線時的計量情況與此相同。

（1）當零線斷線A相電壓斷線且B相電流線圈接反時，電能表接線圖及向量圖如圖4所示。

此時，三個元件計量功率為：

圖5　

電能表不轉。

同理可得：當零線斷線A相電壓斷線且C相電流線圈接反時，三個元件計量功率為：

因為A相電壓斷線，所以A相電流線圈的接法正確與否不影響分析。當B相或C相電壓斷線且有一相電流線圈接反時的計量情況可類似分析。

（2） 當零線斷線A相電壓斷線且B、C兩相電流線圈接反時，電能表接線圖及向量圖如圖5所示。

此時，三個元件計量功率為：

而在零線有效接入時：

圖6　

圖7　

因為A相電壓斷線，所以A相電流線圈的接法正確與否不影響分析。當B相或C相電壓斷線且另兩相電流線圈接反時的計量情況與此相同。

（3）當零線斷線A相電壓斷線且B、C兩相電壓、電流不同相時，電能表接線圖及向量圖如圖6所示。

此時，三個元件計量功率為：

而在零線有效接入時：

當B相或C相電壓斷線，另兩相電壓電流不同相時的計量情況與此相同。

零線斷線且A、B兩相電壓斷線

當零線斷線且A、B兩相電壓斷線時，三相四線電能表接線圖及向量圖如圖7所示。

此時由于三個元件的電壓線圈均不構成回路，因此電能表不轉。只有A相或者B相電壓有效接入時與此相同。

圖8　

零線斷線，A相電壓線圈短路

當零線斷線，A相電壓線圈短路時，三相四線電能表接線圖及向量圖如圖（8）所示。

此時：B、C兩相電壓線圈兩端電壓分別為線電壓UBA、UCA，這種情況下電壓線圈承受了倍的相電壓，容易燒壞。這種情況下，三個元件分別計量功率為：

此時相當于三相二元件有功電能表計量三相四相制系統的電量，在三相負荷平衡時可正確計量。如果此時零線有效接入便會出現單相短路故障。B相或C相電壓電壓線圈短路時的計量情況與此相同。

結束語

在三相四線制供電系統中的電壓幅值及相位穩定且三相電壓均有效接入時，零線是否有效接入對三相四線電能表的錯接線及計量情況可視同于中線有效接入情況進行分析。在三相四線制供電系統中的電壓幅值及相位穩定時，如三相電壓未完全有效接入的情況下零線斷線，對于三相四線電能表計量的影響不能簡單等同于零線有效接入。本文中電能表計量功率的計算多是在三相負荷對稱的條件下進行的，在實際工作中應根據負荷情況并結合客戶的生產形式和近期電量波動情況加以綜合考慮。

零線的有效接入不僅對于計量有影響，也危及客戶端人身及用電設備的安全，因此在三相四線制系統中，一定要保證零線的有效性。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.052