第六章 電能計(jì)量裝置接線方式

1、第六章第六章第六章 電能計(jì)量裝置的接線方式電能計(jì)量裝置的接線方式 測量電路中的電能表按接測量電路中的電能表按接入線路的方式可分為直接接入入線路的方式可分為直接接入式、經(jīng)互感器間接接入式兩種。式、經(jīng)互感器間接接入式兩種。第六章第六章 電能計(jì)量裝置的接線方式電能計(jì)量裝置的接線方式 第一節(jié) 交流有功電能表的接線方式 第二節(jié) 交流無功電能表的接線方式 第三節(jié) 經(jīng)互感器接入式電能表的接線方式 第一節(jié)第一節(jié) 交流有功電能表的接線方式交流有功電能表的接線方式 一、單相電路有功電能的測量 二、 三相電路有功電能的測量 一、單相電路有功電能的測量一、單相電路有功電能的測量 測量單相電路有功電能的原理接線圖和相量

2、圖如圖6-1所示 電能表的電流線圈必須與電源相線串聯(lián)，電壓線圈電能表的電流線圈必須與電源相線串聯(lián)，電壓線圈應(yīng)跨接在電源端的相線與零線之間，應(yīng)跨接在電源端的相線與零線之間，當(dāng)負(fù)載電流和流經(jīng)當(dāng)負(fù)載電流和流經(jīng)電壓線圈的電流都由標(biāo)有同名端標(biāo)志的一端流入相應(yīng)的電壓線圈的電流都由標(biāo)有同名端標(biāo)志的一端流入相應(yīng)的線圈時(shí)，電能表才能正轉(zhuǎn)（逆時(shí)針方向）。線圈時(shí)，電能表才能正轉(zhuǎn)（逆時(shí)針方向）。 按圖6-1所示的電能表接線，測得的有功功率為 而電能表的驅(qū)動力矩MQ由相量圖得到 cosUIP sinUIQKM一、單相電路有功電能的測量一、單相電路有功電能的測量 若有一個(gè)線圈極性接反，例如電流線圈（如圖6-2（a）所示）

3、，則流入電能表電流線圈中的電流方向與圖6-1中相反，故產(chǎn)生的電流磁通方向也相反，如圖6-2（b）所示。一、單相電路有功電能的測量一、單相電路有功電能的測量在這種情況下，電能表的驅(qū)動力矩為驅(qū)動力矩為負(fù)值，導(dǎo)致電能表反轉(zhuǎn)。 sin)180sin(sinUIoUIUIQKKKM一、單相電路有功電能的測量一、單相電路有功電能的測量 應(yīng)注意圖6-3的接線方式是不正確的。電壓線圈跨接在負(fù)載兩端，電能表測量的電能包括負(fù)載和電壓線圈消耗的電能，當(dāng)用戶不用電時(shí)，可能因電壓線圈消耗電能，使電能表發(fā)生正向潛動現(xiàn)象。 一、單相電路有功電能的測量一、單相電路有功電能的測量 國產(chǎn)直接接入式電能表應(yīng)按單進(jìn)雙出方法接線，國產(chǎn)

4、直接接入式電能表應(yīng)按單進(jìn)雙出方法接線，即單數(shù)接線柱接電源，偶數(shù)接線柱接負(fù)載，第一接線即單數(shù)接線柱接電源，偶數(shù)接線柱接負(fù)載，第一接線柱接相線（火線）。單相電能表實(shí)際接線圖如圖柱接相線（火線）。單相電能表實(shí)際接線圖如圖6-46-4所示。所示。 一、單相電路有功電能的測量一、單相電路有功電能的測量 直接接入式單相電能表的電流線圈應(yīng)該串接在相線上，若串接在零線上（如圖6-5所示），電能表雖然仍是正轉(zhuǎn)，一旦在相線與地之間接有負(fù)載，該負(fù)載中的電流不流經(jīng)電能表的電流線圈，因而產(chǎn)生漏計(jì)量。我們把這種接線稱為錯(cuò)誤接線。一、單相電路有功電能的測量一、單相電路有功電能的測量二、二、 三相電路有功電能的測量三相電路有

5、功電能的測量 （一）三相四線電路有功電能的測量（一）三相四線電路有功電能的測量 三相四線電路可看成是由三個(gè)單相電路構(gòu)成的，因此，可用一只三相四線有功電能表（即三個(gè)驅(qū)動元件）或三只相同規(guī)格的單相電能表來測量三相四線電路有功電能，原理接線圖如圖6-6所示，實(shí)際接線圖如圖6-7所示。（二）三相三線電路有功電能的測量（二）三相三線電路有功電能的測量 1 1三相三線電路中的功率三相三線電路中的功率 為了統(tǒng)一接線，三相三線有功電能表把下式為了統(tǒng)一接線，三相三線有功電能表把下式 規(guī)定為標(biāo)準(zhǔn)接線，原理接線圖如圖6-9所示，實(shí)際接線圖如圖6-10所示。 其接線方式為其接線方式為),cos(),cos(CCBCC

6、BAABAABIUIUIUIUP二、二、 三相電路有功電能的測量三相電路有功電能的測量, ,ABACBCUIUI、 2 2三相三線有功電能表的驅(qū)動力矩三相三線有功電能表的驅(qū)動力矩 單相電能表的驅(qū)動力矩MQ正比于負(fù)載功率P，因此單相電能表可以正確計(jì)量單相電能。同理，三相三線電能表的驅(qū)動力矩也必然正比于三相負(fù)載功率，以達(dá)到正確計(jì)量目的。 所以三相三線電能表的驅(qū)動力矩為 KPUIKKMUIQcos3cos3二、二、 三相電路有功電能的測量三相電路有功電能的測量第二節(jié)第二節(jié) 交流無功電能表的接線方式交流無功電能表的接線方式 一、正弦型無功電能表 二、跨相90o型無功電能表 三、60o型無功電能表 國家

7、對電力用戶實(shí)行了依據(jù)功率因數(shù)的高低國家對電力用戶實(shí)行了依據(jù)功率因數(shù)的高低調(diào)整電費(fèi)的辦法，以鼓勵(lì)用戶采取措施，提高功調(diào)整電費(fèi)的辦法，以鼓勵(lì)用戶采取措施，提高功率因數(shù)。率因數(shù)。如果負(fù)載功率因數(shù)低，意味著無功功率如果負(fù)載功率因數(shù)低，意味著無功功率增加，則將產(chǎn)生下列后果：增加，則將產(chǎn)生下列后果： （1 1）發(fā)、供電設(shè)備的容量不能充分利用。）發(fā)、供電設(shè)備的容量不能充分利用。 當(dāng)發(fā)、供電設(shè)備的容量一定時(shí)，在額定電壓和額定電流下，負(fù)載的功率因數(shù)越低，則發(fā)、供電設(shè)備發(fā)出的有功功率減少，無功功率增大，發(fā)、供電設(shè)備的容量就不能充分利用。 第二節(jié)第二節(jié) 交流無功電能表的接線方式交流無功電能表的接線方式 （2 2）增

8、加輸電線路損耗和電壓降。）增加輸電線路損耗和電壓降。從公式得到，當(dāng)負(fù)載的功率P和電壓U確定后，則 RIPI2cosUUIcoscosPUI第二節(jié)第二節(jié) 交流無功電能表的接線方式交流無功電能表的接線方式 通過電壓表、電流表和功率表的指示值，可以計(jì)算出功率因數(shù)，或用功率因數(shù)表進(jìn)行監(jiān)視，但是這只能測量到某一時(shí)刻功率因數(shù)的瞬時(shí)值，而用戶的功率因數(shù)是隨著有功負(fù)載和無功負(fù)載的變化而變化的。 為了測量用戶在一個(gè)月的平均功率因數(shù)，規(guī)定以用戶在一個(gè)月內(nèi)有功和無功負(fù)載的累積量來計(jì)算，它等于 22cosQPPWWW第二節(jié)第二節(jié) 交流無功電能表的接線方式交流無功電能表的接線方式 一、正弦型無功電能表一、正弦型無功電能

9、表 （一）單相正弦型無功電能表的結(jié)構(gòu)及工作原理（一）單相正弦型無功電能表的結(jié)構(gòu)及工作原理 感應(yīng)式電能表驅(qū)動力矩感應(yīng)式電能表驅(qū)動力矩M MQ Q表示為表示為 如令=I，則上式可該寫為)sin(sinIUIUIQaKKMKQKUIKMUIQsin)sin( 公式中的“”號說明驅(qū)動力矩的方向反了。為解決轉(zhuǎn)向問題，可將測量機(jī)構(gòu)的電壓線圈或電流線圈的進(jìn)線端子與出線端子對換一下位置即可。 為了使=I，可在電壓線圈中串入一個(gè)附加電阻，同時(shí)在電流線圈中再并入一個(gè)低值電阻。 一、正弦型無功電能表一、正弦型無功電能表 圖6-12為單相正弦型無功電能表的原理圖。 一、正弦型無功電能表一、正弦型無功電能表 （二）三相

10、正弦型無功電能表（二）三相正弦型無功電能表 兩元件三相正弦型無功電能表是用于測量三相三線電路無功電能的。其接線原則與兩元件三相有功電能表基本相同。圖6-14（a）為其原理接線圖。 一、正弦型無功電能表一、正弦型無功電能表 （三）正弦型無功電能表的優(yōu)缺點(diǎn)（三）正弦型無功電能表的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：適用范圍廣，不論是單相電路還是三相電路均可采用。當(dāng)用于三相電路時(shí)，不論電壓是否對稱、負(fù)載是否平衡，均能正確計(jì)量，而不會產(chǎn)生線路附加誤差。另外，其構(gòu)成原理簡單，且可用有功電能表改制而成。 缺點(diǎn)：自身消耗功率大，工作特性較差，制造成本較高，準(zhǔn)確度難以提高，所以，目前較少采用正弦型無功電能表測量無功電能。 一、正弦

11、型無功電能表一、正弦型無功電能表二、跨相二、跨相9090o o型無功電能表型無功電能表 如果將一只三元件三相有功電能表按圖6-15（a）接線，可測量三相三線或三相四線電路的無功電能。因?yàn)榻泳€方法是將每組元件的電壓線圈，分別跨接在遲后相應(yīng)電流線圈所接相的相電壓90o的線電壓上，所以稱之為跨相90o接線。 三、三、6060o o型無功電能表型無功電能表 60o型無功電能表的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：在每個(gè)電壓線圈中串入一個(gè)附加電阻RU，使得電壓工作磁通遲后相應(yīng)電壓的相位角減小，即使角由有功電能表的I90o，減小到I60o。因此，將此種表稱為60o型無功電能表。 圖6-16為兩元件60o型三相三線無功電能表原理接

12、線圖和相量圖。三、三、6060o o型無功電能表型無功電能表 60o型無功電能表中，每個(gè)元件電壓回路的電抗與電阻之間有下列關(guān)系 RRXtgUo60RXRtgXRoU360三、三、6060o o型無功電能表型無功電能表第三節(jié)第三節(jié) 經(jīng)互感器接入式電能表的接線方式經(jīng)互感器接入式電能表的接線方式 一、單相有功電能表接線 二、三相有功電能表的接線 三、三相無功電能表的接線 四、三相有功電能表和無功電 能表的聯(lián)合接線 五、變電站中互感器的配置 六、互感器的應(yīng)用一、單相有功電能表接線一、單相有功電能表接線 單相有功電能表與電壓、電流互感器聯(lián)合原理接線圖如圖6-19所示。 二、三相有功電能表的接線二、三相有

13、功電能表的接線 圖圖6-206-20示出了三相二元件有功電能表與電壓、示出了三相二元件有功電能表與電壓、電流互感器的聯(lián)合原理接線圖。電流互感器的聯(lián)合原理接線圖。 三、三相無功電能表的接線三、三相無功電能表的接線 圖6-21示出了內(nèi)相角為60o的三相無功電能表與電壓、電流互感器的聯(lián)合原理接線圖。四、三相有功電能表和無功電能表的聯(lián)合接線四、三相有功電能表和無功電能表的聯(lián)合接線 三相電路中，如果有功和無功功率的輸送方向隨時(shí)可能改變，采用兩套電能表的聯(lián)合接線如圖6-22所示。五、變電站中互感器的配置五、變電站中互感器的配置 電壓、電流互感器在一次回路和二次回路中所規(guī)定的圖形符號不相同，以上圖示都是二次

14、回路的表示方式，而他們在變電站的一次回路中的圖形符號和配置圖如圖6-23所示。 六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用 【例 6-1】電流互感器二次側(cè)接有 DS862型0.5 級三相有功電能表一只, 其阻抗為0.04+j0.01, DX863型2.0級三相無功電能表一只,其阻抗為 0.1+j0.02,互感器為分相接線 ,它與電能表相距 60m,接觸電阻為0.1,二次額定容量為 20VA,求導(dǎo)線最小截面為多少?六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用 解: 這是三相二元件的有功電能表和無功電能表 ,a相(或 c相 )電路中負(fù)載阻抗Zb根據(jù)式(4-7) 得出 因?yàn)殡娏骶€圈的感抗很小，所以近似認(rèn)為Zb=0.24+

15、2RL，已知電流互感器容量為20VA，LLbRjRjjZ203. 024. 021 . 0)02. 01 . 001. 004. 0(六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用 根據(jù) ,取銅線=0.0175 mm2/m,有 所以選取標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)線截面S=4.0mm2。)(28.02/)24.08 .0()(8 .02222520LISbRZee20.0175 600.283.75()LLRSmmLLSR可得六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用 【例 6-2】 已知發(fā)電機(jī)測量回路使用的電壓互感器采用Yy連接, 回路中接有三相三線有功電能表DS42型1只，DS862型1只，三相有功功率表1只, 三相無功功率表1只，b

16、c相接電壓表1只 ,ab相接頻率表1只，測量儀表的技術(shù)數(shù)據(jù)如表 6-1所示,試計(jì)算電壓互感器的二次容量。六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用解: 互感器各相的負(fù)載分配如表6-2所示 ，負(fù)載分配圖如圖 6-24所示。六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用首先求出 Sab和Scb 值為2222cbS4.7352.995.6()cbcbPQV A2222abS6.7352.997.37()ababPQV A圖圖6-24 6-24 負(fù)載負(fù)載分配分配圖圖A AB BC Ca ab bc cZ Zf fZ ZQ QZ ZQ QZ ZU UZ ZP PZ ZP PWWp2p2WWp2p

17、2WWp1p1WWp1p1WWp1p1WWp1p1a ab bc cWWp1p1WWp1p1a ab bc ca ab bc ca ab ba ab b六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用功率因數(shù)為6.7357.37cos0.91,24.5ababPababS4.7355.6cos0.85,31.79cbcbPcbcbS利用式(4-30) 式(4-32) 求出a 相負(fù)載值為1313cos(30)7.37 cos(3024.5 )42.4()aababPSW六、互感器的應(yīng)用六、互感器的應(yīng)用13sin(30)aababQS 22224.24( 0.41)4.26()aaaSPQV A 利用式(4-37) 式(4-39) 求出b相負(fù)載值為137.37 sin(3024.5 )0.41(var) 六、