逆相序?qū)﹄姳碛?jì)量的影響

張冬

摘?要：本文介紹了在日常電度表接線中常出現(xiàn)的逆相序問題的定義，并通過電度表對(duì)有功電度和無功電度的計(jì)量原理，從理論上分析了逆相序?qū)Ω鞣N電度表計(jì)量的影響，并提出了相應(yīng)的防范措施和應(yīng)對(duì)辦法。

關(guān)鍵詞：逆相序;電度表;三原件;兩原件;核相儀

電度表作為電能計(jì)量的儀器，保證它的準(zhǔn)確性不管是對(duì)供電單位還是用電單位都直接影響到各自的經(jīng)濟(jì)利益，具有重要的意義。而電度表能否真實(shí)、準(zhǔn)確地計(jì)量實(shí)際用電量又與三相交流電的相序有著直接關(guān)系。而這個(gè)問題常常被人們所忽視。本文將從實(shí)際工作當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的“逆相序”問題出發(fā)，從根本原理上分析問題，并提出解決方法。

一、何為逆相序

眾所周知，我們目前使用三相交流電，按照其電壓相位的先后順序分為A、B、C三相，分別用黃、綠、紅三種顏色區(qū)分。即A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相又超前A相120°。按照這樣的順序，ABC、BCA、CAB三種順序都為正相序。相反，ACB、BAC、CBA三種順序均稱為逆相序。在實(shí)際工作當(dāng)中，我們可以利用核相器等儀器來測(cè)量三相之間的角度，從而確定三相電源的相序是正相序還是逆相序。

二、逆相序?qū)Σ煌愋碗姸缺碛?jì)量的影響

目前，計(jì)量用的電度表可分為三元件和兩元件。我單位35kV和6kV系統(tǒng)所用類型大多為三相兩元件電度表。下面就分別從兩種類型表計(jì)的計(jì)量原理出發(fā)，分析逆相序?qū)Ω髯杂泄﹄姸群蜔o功電度計(jì)量的影響。

（一）逆相序?qū)θ姸缺碛?jì)量的影響

（1）三元件電度表采用的是三元件有功電度計(jì)量和跨相90°型無功電度計(jì)量原理。其計(jì)量的有功功率為P=Pa+Pb+Pc，即分相計(jì)量，只與各自的相電壓、相電流及之間的夾角有關(guān)，與相序無關(guān)。所以，只要三相電壓的相序和三相電流的相序相對(duì)應(yīng)，則逆相序不影響三元件電度表的有功計(jì)量。

（2）跨相90°型無功電度表的接線原理如圖1所示。正相序時(shí)，三個(gè)元件的無功功率計(jì)量為：

Q1=Ubc?Iacos（90°-θa）=Ubc?Iasinθa（1）

Q2=Uca?Ibcos（90°-θb）=Uca?Iasinθb（2）

Q3=Uab?Iccos（90°-θa）=Uab?Iasinθc（3）

逆相序時(shí)，三個(gè)元件的無功功率計(jì)量為：

Q1'=Ubc?Iacos（90°+θa）=-Ubc?Iasinθa=-Q1（4）

Q2'=Uca?Ibcos（90°+θb）=-Uca?Iasinθb=-Q2（5）

Q3'=Uab?Iccos（90°+θc）=-Uab?Iasinθc=-Q3（6）

可見，三元件無功電度表在逆相序計(jì)量的無功功率與正相序計(jì)量時(shí)大小相等，方向相反，對(duì)于三元件電度表來說，有功計(jì)量跟相序無關(guān);無功計(jì)量的大小與相序有關(guān)，相序不同無功計(jì)量的方向相反。這一點(diǎn)對(duì)于有正反向計(jì)量的表計(jì)來說就不會(huì)影響到最后的無功計(jì)量。

（二）逆相序?qū)稍姸缺碛?jì)量的影響

（1）兩元件電度表的有功計(jì)量原理如圖2所示：

P1=Uab?Ia?cos（30°+θa），

P2=Ucb?Ic?cos（30°-θc）。（7）

當(dāng)逆相序排列為BAC、ACB、CBA時(shí)，兩元件表計(jì)量的有功功率分別為：

P1=Uba?Ib?cos（30°-θb），

P2=Uca?Ic?cos（30°+θc）。（8）

P1=Uac?Ia?cos（30°-θa），

P2=Ubc?Ib?cos（30°+θb）。（9）

P1=Ucb?Ic?cos（30°-θc），

P2=Uab?Ia?cos（30°+θa）。（10）

由于兩元件表適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，三相電路對(duì)稱，可滿足：Ia=Ib=Ic;Uab=Ubc=Uca;θa=θb=θc。所以，不論相序如何式（7）、（8）、（9）、（10）有功功率均相等。可見，逆相序不影響兩元件電度表的有功計(jì)量。

（2）兩元件電度表的無功計(jì)量原理為內(nèi)向角60°型，如圖3所示。

正相序時(shí)，無功電度表兩元件反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力矩為Mq1+Mq2，

MQ1=K1?ΦUbc?ΦIa?sin（150°-θa）

=K1?ΦUbc?ΦIa?sin（30°+θa）（11）

MQ2=K2?ΦUac?ΦIc?sin（210°-θc）

=-K2?ΦUac?ΦIc?sin（30°-θc）（12）

當(dāng)兩元件結(jié)構(gòu)相同，三相電路完全對(duì)稱時(shí)，令K1=K2=K，θa=θc=θ，則電度表總的驅(qū)動(dòng)力矩為：

M正=MQ1+MQ2=K?ΦU?ΦI?sinθ（13）

逆相序時(shí)，

M逆=MQ1+MQ2=√3K?ΦU?ΦI?cos（30°-θ）（14）

M正/M逆=2/（√3ctgθ+1）（15）

①當(dāng)ctgθ>√3/3，即θ<60°時(shí)，M正/M逆<1，無功表轉(zhuǎn)速變快;

②當(dāng)ctgθ=√3/3，即θ=60°時(shí)，M正/M逆=1，無功表轉(zhuǎn)速正常;

③當(dāng)ctgθ<√3/3，即θ>60°時(shí)，M正/M逆>1，無功表轉(zhuǎn)速變慢;

由此可見，逆相序時(shí)無功表計(jì)量的誤差與電壓和電流的夾角θ有很大關(guān)系，計(jì)量誤差可正、可負(fù)。

由于功率因數(shù)cosφ=P/S=P/√P2+Q2，P為有功功率，Q為無功功率，S為視在功率。對(duì)于兩元件無功電度表，當(dāng)θ<60°時(shí)，無功表轉(zhuǎn)速變快，無功計(jì)量比真實(shí)值偏大，功率因數(shù)比真實(shí)值偏小;當(dāng)θ=60°時(shí)，無功表轉(zhuǎn)速正常，無功計(jì)量真實(shí)，功率因數(shù)反映的也是真實(shí)值;當(dāng)θ>60°時(shí)，無功表轉(zhuǎn)速變慢，無功計(jì)量比真實(shí)值偏小，功率因數(shù)比真實(shí)值偏大。

三、結(jié)論

通過以上分析，我們可以得出如下結(jié)論：

（1）對(duì)于三元件電度表而言，逆相序不影響有功計(jì)量，但是無功計(jì)量的方向反了。

（2）對(duì)于兩元件電度表而言，逆相序不影響有功計(jì)量，但直接影響到無功計(jì)量，計(jì)量誤差可正、可負(fù)，直接影響到功率因數(shù)的準(zhǔn)確性。

（3）雖然從原理上分析，只要三相電壓和三相電流的相序相對(duì)應(yīng)，逆相序不影響電度表的有功計(jì)量，但是值得注意的是：廠家在出廠校驗(yàn)電度表的準(zhǔn)確等級(jí)時(shí)，是按照正相序校驗(yàn)的。如果用戶在使用時(shí)，將相序接成逆相序，從而出現(xiàn)的準(zhǔn)確度問題廠家是不予負(fù)責(zé)的。

（4）由于逆相序會(huì)直接影響到無功功率的計(jì)量，進(jìn)而會(huì)影響到用戶功率因數(shù)的準(zhǔn)確性。

四、防范措施

目前我們國家的執(zhí)行的電費(fèi)政策是對(duì)用戶進(jìn)行有功功率計(jì)量收費(fèi)，對(duì)用戶功率因數(shù)進(jìn)行指標(biāo)考核。由于逆相序不會(huì)直接影響到有功計(jì)量，所以此類問題容易遭到忽視。但是從上面的分析可以看出，逆相序會(huì)直接影響到電表的無功計(jì)量，進(jìn)而影響到功率因數(shù)的準(zhǔn)確性，會(huì)給指標(biāo)考核、用能分析和能源管理帶來很多問題，應(yīng)該引起足夠的重視。

如何防范此類問題的發(fā)生，自己也從實(shí)際工作當(dāng)中總結(jié)了以下幾點(diǎn)：

（1）對(duì)于整個(gè)變電系統(tǒng)，從變電站電源至變壓器至母線在至各個(gè)饋線，應(yīng)表計(jì)好嚴(yán)格統(tǒng)一的相序標(biāo)示。

（2）在施工和驗(yàn)收時(shí)，一定要核對(duì)電壓互感器、電流互感器的連接線相序是否正確。可以使用核相器等設(shè)備進(jìn)行相序驗(yàn)證。

（3）目前使用的新型電度表均帶有提示相序錯(cuò)誤的指示。我們?cè)谌粘Ｑ惨暀z查時(shí)，一定要注意觀察表計(jì)相應(yīng)的告警提示，從而能及時(shí)地發(fā)現(xiàn)和解決問題。

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