相量圖法在電能計(jì)量裝置檢查、分析及故障處理中的應(yīng)用

摘 要：本文首先介紹相量圖法的含義、三線四線電能表有關(guān)參數(shù)間存在的相量關(guān)系以及相量圖法的適用條件和分析步驟，然后結(jié)合具體案例用相量圖法對(duì)三相四線電能計(jì)量裝置錯(cuò)誤接線等異常現(xiàn)象進(jìn)行分析、判斷并進(jìn)行故障處理。

關(guān)鍵詞：相量圖法；電能計(jì)量裝置；檢查；分析；故障處理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.199

0 引言

經(jīng)電流互感器（以下簡(jiǎn)稱TA）接入的低壓三相四線電能計(jì)量裝置一般安裝在客戶端，由于安裝環(huán)境的多樣化，此類計(jì)量裝置的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，在安裝和運(yùn)行中會(huì)發(fā)生一些常見的故障，影響正確計(jì)量。

1 相量圖法簡(jiǎn)介

1.1 相量圖法的含義

相量圖法是指根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的電能計(jì)量裝置有關(guān)參數(shù)繪制相量圖，由有關(guān)參數(shù)固有相量關(guān)系分析電能計(jì)量裝置實(shí)際接線情況的一種方法。

1.2 三相四線電能表有關(guān)參數(shù)間存在的相量關(guān)系

當(dāng)三相四線電能表接入電感性對(duì)稱負(fù)荷時(shí)，相量關(guān)系如圖1所示。三相電能表計(jì)量功率表達(dá)式為：

式中：P1、P2、P3——分別為三相四線電能表一元件、二元件、三元件計(jì)量功率；

UU、UV、UW——分別為U、V、W相相電壓；

IU、IV 、IW——分別為U、V、W相相電流；

U、V、W—分別為U、V、W相功率因數(shù)角。

設(shè)三相對(duì)稱平衡，UU= UV= UW；IU=IV=IW；U= V=W=

則有

1.3 相量圖法的適用條件

相量圖法就是通過測(cè)量與功率相關(guān)量值來比較電壓、電流相量關(guān)系，從而判斷電能表的接線方式，它適應(yīng)的條件是：

（1）三相電壓相量已知，且基本對(duì)稱；

（2）電壓、電流比較穩(wěn)定；

（3）已知負(fù)荷性質(zhì)（感性或容性），功率因數(shù)波動(dòng)較小，且三相負(fù)荷基本平衡。

1.4 用相量圖法分析的步驟

相量圖法包括測(cè)量、確定、繪圖、分析和計(jì)算5個(gè)步驟，具體如下：

（1）測(cè)量電壓相序和各元件電壓、電流、相位；

（2）確定接入電能表電壓相別；

（3）繪制電壓、電流相量圖。；

（4）分析實(shí)際接線情況；

（5）計(jì)算更正系數(shù)和退補(bǔ)電量。

2 案例分析

某臺(tái)區(qū)有一低壓電能計(jì)量裝置，三相四線電能表經(jīng)TA接入，已知電能表起數(shù)000030，止數(shù)000060，TA變比100/5A，負(fù)荷功率因數(shù)0.966，三相電壓、電流基本對(duì)稱平衡，試進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查判斷接線是否正確并進(jìn)行電量退補(bǔ)。

采用相量圖法分析操作步驟如下：

（1）在電能表接線盒上測(cè)量電壓相序和各元件所接入的電壓、電流以及電壓、電流之間夾角。

1）測(cè)量電壓：相位伏安表置于500V電壓檔，分別在電能表表尾接線盒處三個(gè)元件的電壓接入端對(duì)N端子進(jìn)行測(cè)量。

2）測(cè)量電流：相位伏安表置于10A電流檔，將電流鉗分別夾在電能表表尾接線盒處三個(gè)元件電流進(jìn)線上進(jìn)行測(cè)量。

3）測(cè)量相位：相位伏安表置于相位角測(cè)量檔位，分別測(cè)量一元件、二元件電壓與電流間的相位角。測(cè)量時(shí)應(yīng)確認(rèn)電壓表筆和電流鉗的極性端符合要求，即，電壓紅色表筆應(yīng)接在電能表電壓接入端，應(yīng)使電流流入電流鉗規(guī)定的一次側(cè)極性端（注意，不同廠家電流鉗的極性標(biāo)志可能有不同定義，以使用說明書為準(zhǔn)），否則，相位測(cè)量結(jié)果會(huì)出錯(cuò)，導(dǎo)致分析出現(xiàn)原則性錯(cuò)誤。

4）測(cè)定電壓接入相序：將相序表測(cè)試筆按照排列順序分別接入電能表三個(gè)電壓端，相序表上顯示判定結(jié)果。

關(guān)鍵數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果：電壓相序?yàn)槟嫦嘈颍髟尤氲碾妷骸㈦娏髦g相位角分別為一元件15°， 二元件255°，三元件315°。

輔助分析數(shù)據(jù)測(cè)量結(jié)果：電壓分別為一元件220V，二元件219V，三元件221V；電流分別為一元件2.53A，二元件2.55A，三元件2.54A。

（2）確定接入電能表電壓相別。由于電壓相別對(duì)電能表計(jì)量沒有影響，可假定一元件電壓為U相，則逆相序接入時(shí)其余兩相分別為二元件W相，三元件V相。

（3）繪制電壓、電流相量圖6所示。先畫電壓相量Uu、Uv、Uw，不必考慮電壓相序順逆；以電壓相量為基準(zhǔn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)對(duì)應(yīng)相位角，如以Uu為準(zhǔn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)15°可畫對(duì)應(yīng)電流相量，以UV為準(zhǔn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)255°畫出對(duì)應(yīng)電流相量，以UW 為準(zhǔn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)315°畫出對(duì)應(yīng)電流相量；據(jù)負(fù)荷功率因數(shù)，算出功率因數(shù)角，若相鄰電壓電流相量之間滿足功率因數(shù)角要求本案例中，電流滯后電壓15°，則該電流為就近相電壓同相電流，如Uu與對(duì)應(yīng)電流相量剛好超前15°，該電流Iu，依此類推，逐一確定二元件、三元件對(duì)應(yīng)電流相量分別為Iv、Iw。

（4）分析實(shí)際接線情況。由相量圖可知各元件接入電壓電流分別為一元件Uu，Iu，二原件Uv，Iv，三元件UW ，Iw 。實(shí)際接線圖如圖3所示。

（5）計(jì)算更正系數(shù)和退補(bǔ)電量。

先寫出錯(cuò)誤接線下的功率表達(dá)式：各元件計(jì)量功率分別為

（1）

電能表計(jì)量功率

（2）

（1）、（2）式中，當(dāng)電能表計(jì)量功率P大于客戶實(shí)際用電功率P0時(shí)，電能表轉(zhuǎn)得快，多計(jì)，應(yīng)退電量，反之，電能表轉(zhuǎn)得慢，少計(jì)，應(yīng)補(bǔ)交電量；當(dāng)P為負(fù)值時(shí)，電能表反轉(zhuǎn)或記錄在電子式多功能表反向位置；當(dāng)P為零時(shí)，電能表停轉(zhuǎn)。

由于三相電壓基本對(duì)稱、三相電流基本平衡，即：UU=UV=UW=U；IU=IV=IW=I。

實(shí)際用電功率為：

實(shí)際工作中，取用戶平均功率因數(shù)角，本案中，= 15°，則更正系數(shù)K為

需要說明的是，運(yùn)用更正系數(shù)進(jìn)行電量退補(bǔ)計(jì)算，有比較苛刻的條件，如果現(xiàn)場(chǎng)條件不能滿足，采用上述方法進(jìn)行計(jì)算會(huì)產(chǎn)生較大偏差，此時(shí)可在故障表計(jì)回路中串入一只經(jīng)檢定合格的同型號(hào)、規(guī)格電能表，共同運(yùn)行一段時(shí)間，以兩表電量比值確定電量退補(bǔ)系數(shù)。

3 注意事項(xiàng)

經(jīng)電流互感器接入的低壓三相四線電能計(jì)量裝置一般安裝在客戶端，安裝環(huán)境多樣化，因此，計(jì)量裝置的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，處理時(shí)要特別注意：

（1）弄清客戶電源接線，采取適當(dāng)安全措施，謹(jǐn)防誤碰其他帶電體，威脅人身安全。需停電，按程序停電；

（2）注意現(xiàn)場(chǎng)故障形態(tài)的保全和責(zé)任確認(rèn)（用戶簽字），避免電量流失；

（3）依據(jù)表計(jì)的接線原理，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǎ_認(rèn)故障原因，按照營(yíng)銷管理程序，處理故障電量。

作者簡(jiǎn)介：楊晶舒（1985-），女，黑龍江望奎人，大學(xué)，助理工程師，主要從事：電能計(jì)量和電力營(yíng)銷工作。endprint