電能表與互感器

1、第五章第五章 電能表與互感器電能表與互感器電能計量裝置的作用：電能計量裝置的作用：電力市場中作為電能量貿(mào)易結算依據(jù)；電力市場中作為電能量貿(mào)易結算依據(jù)；發(fā)電廠用于計量廠用電量；發(fā)電廠用于計量廠用電量；供電公司用于測量每條線路的實際線損；供電公司用于測量每條線路的實際線損；工農(nóng)業(yè)客戶用于計算單位產(chǎn)品耗電量，核算產(chǎn)品工農(nóng)業(yè)客戶用于計算單位產(chǎn)品耗電量，核算產(chǎn)品的電能成本；的電能成本；各單位用于計量下屬部門的分電量。各單位用于計量下屬部門的分電量。電能計量裝置的主要部件電能計量裝置的主要部件：計量用電流互感器、電壓互感器；計量用電流互感器、電壓互感器；電能表；電能表；互感器與電能表之間的二次回路?；ジ衅?/p>

2、與電能表之間的二次回路。電能計量裝置的附屬部件：電能計量裝置的附屬部件：試驗接線盒；試驗接線盒； 失壓斷流計時儀；失壓斷流計時儀；鉛封；鉛封； 電能計量箱電能計量箱 (柜柜) ; 電能量集抄設備。電能量集抄設備。按相別及接線方式，分為單相表、三相三線兩元件表和三相四按相別及接線方式，分為單相表、三相三線兩元件表和三相四 線三元件表。線三元件表。按電能種類，分為有功電能表、無功電能表、直流電能表。按電能種類，分為有功電能表、無功電能表、直流電能表。按電壓等級，分為高壓表、低壓表兩種。按電壓等級，分為高壓表、低壓表兩種。按電流測量范圍，分為直通表和經(jīng)電流互感器接入兩種。按電流測量范圍，分為直通表和

3、經(jīng)電流互感器接入兩種。按準確度等級，分為按準確度等級，分為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0級。級。按結構原理，分為感應式電能表、全電子式電能表、機電一體按結構原理，分為感應式電能表、全電子式電能表、機電一體化電能表。化電能表。按測量功能，可分為分時計費（復費率）電能表、最大需量電按測量功能，可分為分時計費（復費率）電能表、最大需量電能表、預付費電能表、集抄電能表、多功能電能表。能表、預付費電能表、集抄電能表、多功能電能表。電能表分類電能表分類5-1 單相感應系電能表單相感應系電能表感應系感應系電能表電能表的結構的結構 1、驅動元件：產(chǎn)生轉動力矩的元件

4、。、驅動元件：產(chǎn)生轉動力矩的元件。 包括電流電磁鐵和電壓電磁鐵。包括電流電磁鐵和電壓電磁鐵。 電流電磁鐵由電流電磁鐵由“U”字形鐵心和電流線圈（導線粗，匝數(shù)少）字形鐵心和電流線圈（導線粗，匝數(shù)少）組成，電流線圈與負載串聯(lián)，通過負載電流。組成，電流線圈與負載串聯(lián)，通過負載電流。 電壓電磁鐵由橫電壓電磁鐵由橫“日日”字形鐵心和電壓線圈（導線細，匝字形鐵心和電壓線圈（導線細，匝數(shù)多）組成，電壓線圈與負載并聯(lián)（電感性很強），承受負載數(shù)多）組成，電壓線圈與負載并聯(lián)（電感性很強），承受負載電壓，始終帶電。電壓，始終帶電。 2、轉動元件：由鋁制園盤和轉軸組成。、轉動元件：由鋁制園盤和轉軸組成。 驅動元件所產(chǎn)

5、生的交變磁通穿過鋁盤，在鋁盤上產(chǎn)生渦流，驅動元件所產(chǎn)生的交變磁通穿過鋁盤，在鋁盤上產(chǎn)生渦流，該渦流又和產(chǎn)生它的磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力驅使鋁盤轉動。該渦流又和產(chǎn)生它的磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力驅使鋁盤轉動。 3、制動元件：產(chǎn)生反作用力矩的元件。是一個永久磁鐵。、制動元件：產(chǎn)生反作用力矩的元件。是一個永久磁鐵。 鋁盤轉動時，永久磁鐵的磁場切割鋁盤并在鋁盤中產(chǎn)生感鋁盤轉動時，永久磁鐵的磁場切割鋁盤并在鋁盤中產(chǎn)生感應電流，該感應電流和永久磁鐵的磁場相互作用，產(chǎn)生反作用應電流，該感應電流和永久磁鐵的磁場相互作用，產(chǎn)生反作用力矩。力矩。 4、積算機構：用來計算鋁盤的轉數(shù)并將轉數(shù)變換為被測、積算機構：用來計

6、算鋁盤的轉數(shù)并將轉數(shù)變換為被測電能的千瓦小時數(shù)。電能的千瓦小時數(shù)。 包括轉軸上的蝸輪、蝸桿及一套齒輪和字輪。通包括轉軸上的蝸輪、蝸桿及一套齒輪和字輪。通常稱為計度器。常稱為計度器。 G-蝸桿；蝸桿；A-蝸輪；蝸輪；B、D-主動輪；主動輪；C、E-從動輪；從動輪；14-橫軸；橫軸；5-進位輪；進位輪；6-長齒；長齒；7-短齒；短齒；8-梢齒；梢齒；9-槽齒；槽齒；10-轉軸轉軸鋁盤轉動原理鋁盤轉動原理 1 1、驅動力矩、驅動力矩 2 2、驅動力矩與有功功率的關系、驅動力矩與有功功率的關系 3 3、當負載功率穩(wěn)定時，當負載功率穩(wěn)定時，M MT T=M=MQ Q，鋁盤勻速轉動，則，鋁盤勻速轉動，則有

7、有 4 4、時間時間T T內(nèi)鋁盤所轉圈數(shù)內(nèi)鋁盤所轉圈數(shù)N N為為： N=nT=CPT=CWsinuiQKM感應式電能表的工作原理感應式電能表的工作原理PkUIKKMuiQcossin2TTtKnPCPKh 單相電能表的接線方式單相電能表的接線方式直接接入式圖經(jīng)互感器接入式圖注：P72 圖5-2 有錯誤互感器在電力系統(tǒng)的作用互感器在電力系統(tǒng)的作用 在計量大電流線路的電能時，可按電流互感器的變比在計量大電流線路的電能時，可按電流互感器的變比 ki來減小電流；在計量高電壓線路的電能時，可按電壓互感器來減小電流；在計量高電壓線路的電能時，可按電壓互感器的變比的變比ku 來降低電壓；使接到互感器二次側的

8、電能表能夠安來降低電壓；使接到互感器二次側的電能表能夠安全、準確地計量電能。此時所計電能量全、準確地計量電能。此時所計電能量W為：為： W=(本月抄見數(shù)本月抄見數(shù) -上月抄見數(shù)上月抄見數(shù)) ki ku 盡管一次電流與電壓有各種不同的值，但通過合理選擇盡管一次電流與電壓有各種不同的值，但通過合理選擇互感器的變比，可使電流互感器二次額定電流統(tǒng)一為互感器的變比，可使電流互感器二次額定電流統(tǒng)一為5A （330kV及以上線路為及以上線路為1A），使電壓互感器的二次額定線電），使電壓互感器的二次額定線電壓統(tǒng)一為壓統(tǒng)一為100V，這樣可使電能表制造規(guī)格單一化、標準化，這樣可使電能表制造規(guī)格單一化、標準化，同

9、時降低的表耗，使電能表校驗及資產(chǎn)管理時的程序簡單化、同時降低的表耗，使電能表校驗及資產(chǎn)管理時的程序簡單化、規(guī)范化?；ジ衅鬟€能降低對電能表的絕緣要求，保證在測量規(guī)范化。互感器還能降低對電能表的絕緣要求，保證在測量回路上工作的人員安全地與高電壓大電流隔離?；芈飞瞎ぷ鞯娜藛T安全地與高電壓大電流隔離。5-5 儀用互感器儀用互感器一、電流互感器簡介一、電流互感器簡介 電流互感器的一次繞組與被測電路串聯(lián)，二次繞組電流互感器的一次繞組與被測電路串聯(lián)，二次繞組與電能表的電流線圈串聯(lián)。電能表的電流線圈內(nèi)阻很小，與電能表的電流線圈串聯(lián)。電能表的電流線圈內(nèi)阻很小，所以電流互感器相當于二次短路運行的變壓器。所以電流互

10、感器相當于二次短路運行的變壓器。1221eIeINKIN一次額定電流值額定變比：二次額定電流值電流互感器的接線電流互感器的接線電流互感器的使用與選擇電流互感器的使用與選擇 1、低壓供電客戶的負荷電流為、低壓供電客戶的負荷電流為50 A以上時，電能表以上時，電能表不宜直通，應采用電流互感器接入方式。不宜直通，應采用電流互感器接入方式。 2、 選擇電流互感器的一次額定電流，就是選擇額定選擇電流互感器的一次額定電流，就是選擇額定變比，應保證其在正常運行中的實際負荷電流達到額定變比，應保證其在正常運行中的實際負荷電流達到額定值的值的60%左右，至少應不小于左右，至少應不小于30%。 3、電流互感器二次

11、連線須用單芯銅線，不能太長太、電流互感器二次連線須用單芯銅線，不能太長太細，截面積不少于細，截面積不少于4平方毫米。平方毫米。 4、電流互感器運行中二次不允許開路。、電流互感器運行中二次不允許開路。 5、電流互感器接線必須按減極性連接。、電流互感器接線必須按減極性連接。 6、高壓電流互感器高壓電流互感器K2端要可靠接地。端要可靠接地。 鉗形電流表鉗形電流表P85 圖圖5-12交直流兩用鉗形表交直流兩用鉗形表 P85 圖圖5-13 電壓互感器的一次繞組與被測負載并聯(lián)，二次繞組與電壓互感器的一次繞組與被測負載并聯(lián)，二次繞組與測量儀表的電壓線圈并聯(lián)。與電力變壓器的主要區(qū)別是測量儀表的電壓線圈并聯(lián)。與

12、電力變壓器的主要區(qū)別是兩者容量不同，電壓互感器的二次負荷兩者容量不同，電壓互感器的二次負荷電能表電壓電能表電壓線圈的輸入阻抗很大，因此電壓互感器相當于開路運行線圈的輸入阻抗很大，因此電壓互感器相當于開路運行的變壓器。的變壓器。二、電壓互感器簡介二、電壓互感器簡介1122eUeUNKUN 額定變比：一次額定電壓值二次額定電壓值二次連線電阻上的壓降為次連線電阻上的壓降為 222UUrIUU I、II類用于貿(mào)易結算的電能計量裝置中的電壓互感器類用于貿(mào)易結算的電能計量裝置中的電壓互感器二次回路電壓降應不大于其額定二次電壓的二次回路電壓降應不大于其額定二次電壓的0.2；其它；其它電能計量裝置中電壓互感器

13、二次回路電壓降應不大于其額電能計量裝置中電壓互感器二次回路電壓降應不大于其額定二次電壓的定二次電壓的0.5。 電壓互感器的接線與使用電壓互感器的接線與使用 電壓互感器運行中電壓互感器運行中二次側嚴禁短路。二次側嚴禁短路。 按要求的相序接線。按要求的相序接線。 二次側須可靠接地。二次側須可靠接地。 (a)三相三線兩元件表 三相三線制計量 三相感應式三相感應式電能表的結構電能表的結構(b) 三相四線三元件表 三相四線制計量5-2 三相有功電能表三相有功電能表電子式電能表原理框圖電子式電能表原理框圖與與計計量量單單元元接接口口電壓監(jiān)控電壓監(jiān)控時鐘時鐘數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲器存儲器時鐘時鐘電池電池負荷曲線負荷曲

14、線存儲器存儲器LED報警報警電子狗電子狗按鈕按鈕參數(shù)參數(shù)存儲器存儲器抄表電池抄表電池備份數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)存儲器存儲器LCD顯示器顯示器RS485通訊接口通訊接口檢測輸出檢測輸出監(jiān)控輸出監(jiān)控輸出脈沖輸出脈沖輸出吸附紅外通訊接口吸附紅外通訊接口遠紅外通訊接口遠紅外通訊接口主數(shù)據(jù)處理器主數(shù)據(jù)處理器SPI管理單管理單元元一一、三相三線有功電能表的接線方式三相三線有功電能表的接線方式 原理圖原理圖 相量圖相量圖abCcaabcbc A cbUcIabUaI三相三線有功電能表的原理三相三線有功電能表的原理cos(30)cos(30)(cos 30 cossin 30 sin)(cos 30 cossin 30

15、 sin)32cos 30 cos2cos23cosllllllllllPU IU IU IU IU IW = PT三相三線有功電能表現(xiàn)場接線三相三線有功電能表現(xiàn)場接線-直通式直通式低壓三相三線有功電能測量低壓三相三線有功電能測量-經(jīng)互感器接入式經(jīng)互感器接入式 主要用途：必須同主要用途：必須同時配接電壓互感器和時配接電壓互感器和電流互感器，計量電流互感器，計量35KV35KV、 10KV10KV高壓供電高壓供電的大容量電力用戶的的大容量電力用戶的用電量。用電量。 接線方式：兩個電接線方式：兩個電流互感器四線連接流互感器四線連接 ，有有各自獨立的二次回各自獨立的二次回路路；兩個電壓互感器；兩個電

16、壓互感器V/VV/V連接連接 。 三相三線有功電能表的現(xiàn)場接線三相三線有功電能表的現(xiàn)場接線 原理圖、相量圖及計算式原理圖、相量圖及計算式CPPcos3cosaaabbbCCPU I cosU I cosU IU Iabcacb 二、三相四線有功電能表的接線方式二、三相四線有功電能表的接線方式 c,cUUUabIIIab低壓經(jīng)低壓經(jīng)TATA接入的標準接線，三個接入的標準接線，三個TATA六線連接，電流、電壓線各自六線連接，電流、電壓線各自獨立。獨立。 低壓直通表接線圖低壓直通表接線圖 三相四線電能表的現(xiàn)場接線方式三相四線電能表的現(xiàn)場接線方式 電流互感器電流互感器二次通過實驗二次通過實驗接線盒接線

17、接線盒接線用于用于110kV110kV及以上高電壓等級的大電流接及以上高電壓等級的大電流接地系統(tǒng)，電壓互感器采用地系統(tǒng)，電壓互感器采用YNynYNyn接線接線。 1 1、三相三線無功電能表的三相三線無功電能表的原理圖原理圖、相量相量圖圖及及計算式計算式abcbcacaca c 6060ubc uacca5-3 三相無功電能表三相無功電能表60UUbcacIIac內(nèi)相角sin(150)sin(210)3sinQUIMKKU Ik Q 線 線三相三線 內(nèi)相角無功電能表 60三相三線無功電能表電壓三相三線無功電能表電壓 線圈串聯(lián)電阻的原因線圈串聯(lián)電阻的原因在感應式電能表電壓線在感應式電能表電壓線圈的

18、首端串聯(lián)一個附加圈的首端串聯(lián)一個附加電阻電阻R，使電壓線圈的，使電壓線圈的電阻成分增加，電壓線電阻成分增加，電壓線圈的阻抗角從原來圈的阻抗角從原來的的 ， 僅僅 滯后滯后 ，而，而 又與又與 同相，所以同相，所以 滯后相應滯后相應的電壓的電壓 （這個角（這個角度稱為內(nèi)相角）。度稱為內(nèi)相角）。 uIU9060減少為 u60uIuU60三相三線無功電能表的現(xiàn)場接線三相三線無功電能表的現(xiàn)場接線booocos(90cos(90cos(90bcaacabbabccPU I-)+U I-)+U I-)aba bcbCCaaC 2 2、三相四線無功電能表的三相四線無功電能表的原理圖原理圖、相量相量圖圖及及計

19、算式計算式,90UUUabbccaIIIcab跨相接線低壓直接接入低壓直接接入 三相四線無功電能表的三相四線無功電能表的現(xiàn)場接線圖現(xiàn)場接線圖 低壓采用低壓采用TATA接入接入 電能表的型號電能表的型號類別代號類別代號組別代號組別代號結構代號結構代號功能代號功能代號設計序號設計序號輔助說明輔助說明D-電能表電能表D-單相單相S -全電子式全電子式Y-預付費預付費阿拉伯數(shù)字阿拉伯數(shù)字字母或數(shù)字字母或數(shù)字S-三相三線三相三線F-復費率復費率(廠家代號廠家代號) （附加標注）（附加標注）T-三相四線三相四線D-多功能多功能B-標準電能表標準電能表I-載波抄表載波抄表Z-最大需量最大需量X-無功電能無功

20、電能5-4 電能表的使用電能表的使用 （b）全電子電能表）全電子電能表 （a）機電一體化電能表）機電一體化電能表 電能表的銘牌示例電能表的銘牌示例額定參數(shù)包括電流和電壓的額定值額定參數(shù)包括電流和電壓的額定值 額定電流又分為標定電流額定電流又分為標定電流 和額定最大電流和額定最大電流 。標定。標定電流是計算負載的基數(shù)電流值，額定最大電流是電能表長期工電流是計算負載的基數(shù)電流值，額定最大電流是電能表長期工作，而且誤差與溫升完全滿足技術條件的最大電流值。如作，而且誤差與溫升完全滿足技術條件的最大電流值。如5(20)A，10(40)A，31.5(6)A，30.3(1.2) A等等，前面的等等，前面的數(shù)

21、字是標定電流數(shù)字是標定電流 ，括號中的是額定最大電流，括號中的是額定最大電流 ，乘號前面的，乘號前面的3表明是三相表。表明是三相表。 IbImax 直接接入式電能表的標定電流，應按正常運行負荷電流直接接入式電能表的標定電流，應按正常運行負荷電流的的30%選擇；經(jīng)選擇；經(jīng)TA接入的電能表，其標定電流不宜超過電流接入的電能表，其標定電流不宜超過電流互感器額定二次電流的互感器額定二次電流的30，其額定最大電流應為電流互感，其額定最大電流應為電流互感器額定二次電流的器額定二次電流的120。電流互感器額定二次電流為。電流互感器額定二次電流為5A和和1A時時,電能表的額定電流分別選擇電能表的額定電流分別選

22、擇1.5（6）A 和和0.3（1.2）A 。 電壓額定值，單相表為電壓額定值，單相表為220V；低壓三相表為；低壓三相表為3220V380V；高壓三相表為；高壓三相表為3100V或或3100/V。電能表常數(shù)和脈沖常數(shù)電能表常數(shù)和脈沖常數(shù) 電能表常數(shù)用電能表常數(shù)用A表示表示(也有用也有用C表示的表示的)，它是電能表計度，它是電能表計度器的指示數(shù)和轉盤轉數(shù)之間的比例值。如器的指示數(shù)和轉盤轉數(shù)之間的比例值。如A=400rkWh，其中其中“r”表示轉盤轉的表示轉盤轉的“圈圈”數(shù)，電能表常數(shù)在這里的意義數(shù)，電能表常數(shù)在這里的意義是用戶每消耗是用戶每消耗1 kWh電能，對應于轉盤轉電能，對應于轉盤轉400圈。圈。 脈沖常數(shù)出現(xiàn)在全電子電能表或機電一體化電能表的銘脈沖常數(shù)出現(xiàn)在全電子電能表或機電一體化電能表的銘牌上，它是電能表數(shù)字顯示的電能數(shù)和對應的脈沖數(shù)之間的牌上，它是電能表數(shù)字顯示的電能數(shù)和對應的脈沖數(shù)之間的比例值，也用比例值，也用A表示。如表示。如A =1600impkWh，其中，其中“imp”表示表示“多少個脈沖多少個脈沖”。電子式電能表的面板上有個發(fā)光二極。電子式電能表的面板上有個發(fā)光二極管，隨著用戶用電，它不停閃爍著耀