電能計(jì)量裝置接線檢查及分析

1、電能計(jì)量裝置接線檢查及分析一. 概述電能計(jì)量裝置是供用電雙方進(jìn)行電能貿(mào)易結(jié)算的工具，同時也是企業(yè)加強(qiáng)內(nèi)部管 理，實(shí)行經(jīng)濟(jì)核算必不可少的手段。因此其準(zhǔn)確性、正確性越來越受到人們的重視。要 確保計(jì)量裝置準(zhǔn)確、可靠，必須確保：（1）電能表和互感器的誤差合格；（2）互感器的極性、組別及變比、電能表倍率都正確；（3）電能表銘牌與實(shí)際的電壓、電流、頻率相對應(yīng)；（4）根據(jù)電路的實(shí)際情況合理選擇電能表接線方式；（5）二次回路的負(fù)荷應(yīng)不超過電流互感器或電壓互感器的額定值；（6）電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)滿足要求；（7）電能表接線正確。在試驗(yàn)室修校好的電能表和互感器其基本誤差一般都很小，1級表的誤差不超過 1%,

2、但錯誤的接線所帶來的計(jì)量誤差可能高達(dá)百分之兒十其至百分之兒白，從這種意 義上講，正確的接線也是保證準(zhǔn)確計(jì)量的前提。在電力系統(tǒng)和電力用戶中，計(jì)量裝置的錯誤接線是有可能發(fā)生的，若有人為竊電的 話，錯誤的接線更是花樣百出。除互感器二次開路、短路、熔絲斷路等明顯造成計(jì)量不 準(zhǔn)確的電路狀態(tài)外，還有一些常見的錯誤接線。如：一相或二相電流反接；電流二次接 線相位錯誤；電壓互感器二次相位錯誤；電流和電圧相位、相別不對應(yīng)等。單相電能表或直接接入式三相電能表，其接線較為簡單，差錯少，即使接線有錯誤 也比較容易發(fā)現(xiàn)和改正；而高壓大用戶所使用的經(jīng)互感器接入的三相三線電能表，則比 較容易發(fā)生錯誤接線。因?yàn)槭请娏鳌㈦妷憾?/p>

3、次回路兩者的組合，再加上極性接反和斷線 等就有兒白種可能的錯誤接線方式，所以硏究三相三線電能表的接線具有代表意義。而 且三相三線接線的檢查方法也同樣適用于三相四線電能表接線的檢查。電能計(jì)量裝置的接線檢查分為停電檢查和帶電檢查。停電檢查主要是新安裝和更換 互感器后，在一次側(cè)停電的情況下對互感器、二次回路、電能表接線按接線圖紙進(jìn)行檢 查。帶電檢查是在計(jì)量裝置投入使用后在一次側(cè)帶電的情況下的整組檢查。電能計(jì)量裝置在運(yùn)行中一旦發(fā)生錯誤接線，必須及時查處并要進(jìn)行電量的退補(bǔ)計(jì) 算，是一項(xiàng)比較復(fù)雜、煩瑣的工作。所以最根本的方法是在安裝計(jì)量裝置時應(yīng)該采取一 些必要的措施來防止錯誤接線的發(fā)生。二. 電壓互感器錯

4、誤接線分析1. 電壓互感器一次斷線當(dāng)電壓互感器一次斷線時，二次各線電壓的值與互感器的接線方式以及所斷線的相 別有關(guān)。電能計(jì)量裝置所用的電壓互感器一般有兩種接線方式，一種是用兩臺單相電壓 互感器接成V, V接線，另一種是用一臺三相五柱電壓互感器或三臺單相電壓互感器接 成Y, y接線。下面分別分析這兩種接線方式下電壓互感器一次斷線時的情況。（1）電壓互感器V, v接線，一次A相或者C相斷線：正常情況下，三個線電壓都是100V,當(dāng)一次A相斷線時，AB間沒有電壓，相應(yīng) 的二次側(cè)ab間也沒有感應(yīng)電壓，即Uab=Oo此時，二次側(cè)Ubc=Uac=100Vo同理,當(dāng) 一次 C 相斷線時，Ucb=0,Uca=U

5、ba=100V。（2）電圧互感器V, v接線，一次B相斷線這種情況下，我們可以看成是在A、C間加了一個單相電源，所以Uac=100V,若 兩個單相電壓互感器的勵磁阻抗相等，則AB、CB兩個繞組串聯(lián)，二次平均分配100V 電壓，即 Uab=Ucb=50Vo（3）電壓互感器YN,yn接線，一次斷線(B)(b)(c)電壓互感器YMyn接線，一次A相斷線如一次A相斷線，即一、二次都缺少了一相電壓，二次a相繞組無感應(yīng)電壓，此時 a點(diǎn)和n點(diǎn)為等電位。Ubc還是正常電壓100V,而Uab=Uac=57.7Vo同理，斷 B 相時，Uab=57.7V, Ubc=57.7V, Uca=100V；斷 C 相時,Ua

6、b=100V, Ubc=57.7V, Uca=57.7Vo2. 電壓互感器二次斷線電壓互感器二次斷線時，二次線電壓值與電壓互感器的接線方式無關(guān)，但和電壓互 感器二次是否接有負(fù)載及接負(fù)載的情況有關(guān)。下面分別硏究電壓互感器二次空載和帶負(fù) 載的情況下，A、B、C相斷線時的二次線電壓。電壓互感器二次斷A相（空載）電圧互感器二次斷A相（帶載）空載時，a相斷開，ab間、ac間不構(gòu)成回路，所以Uab二Uac=O。be間為正常 回路,所以Ubc=100Vo帶載時，假設(shè)所接負(fù)載為一臺三相三線有功電能表，一臺60。型三相三線無功 電能表，并假設(shè)各電壓線圈阻抗相等，就可以得出等效電路。從等效電路上可以清楚地看到Ub

7、c=100V, Uab=Uac=50Vo（2）斷B相空載時，與斷a相類同：Uab=Ubc=0, Uac=100Vo帶載時，根據(jù)等效電路可得：Uac=100V ,Uab=2/3X100=66.7V ,Ubc=l/3X100=33.3Vo（3）斷C相電壓互感器二次斷C相（帶載）空載時，與斷a相類同：Uab=100V, Ubc二Uac=O。帶載時，根據(jù)等效電路可得：Uab=100V, Ubc=l/3X 1OO=33.3V, Uac=2/3X 100=66.7Vo 3電壓互感器繞組極性接反（1）電壓互感器V, v接線正確接線時，電壓互感器原理接線圖及相量圖如下：正確接線時的原理接線圖、相量圖當(dāng)一臺電壓

8、互感器極性接反（be相）時，原理接線圖及相量圖如下:be相極性接反時的原理接線圖、相量圖從上面相量圖上可以看出，山于互感器二次側(cè)be相極性接反，使得Uca在幅值 與相位上都起了變化，Uca=V3Uab=173.2Vo由此可見，cb相電壓互感器極性接反, 其結(jié)果是 Uab=Ubc=100V, Uca=173.2Voab相互感器極性接反時，其結(jié)果與be相接反時相類似。（2）電壓互感器Yy接線正確接線時，電壓互感器原理接線圖及相量圖如下：正確接線時的原理接線圖、相量圖當(dāng)一臺電壓互感器極性接反（a相）時，原理接線圖及相量圖如下:a相極性接反時的原理接線圖、相量圖從上面相量圖上可以看出，由于互感器二次側(cè)

9、a相極性接反，使得Uab、Uca在 幅值與相位上都起了變化，Uab二Uca二Ubc/J3=57.7V,而Ubc則不變。同理，互感 器二次側(cè)b相極性接反時，Uca=100V , Uab=Ubc=Uca/7 3=57.7Vo互感器二次側(cè)c 相極性接反時，Uab=100V, Ubc=Uca=Uab/ J 3=57.7Vo三. 電流互感器錯誤接線分析1. 電流互感器不完全星形接線正確接線時，電流互感器原理接線圖及相量圖如下:電流互感器正確接線根據(jù)基爾霍夫電流定律，在電路中的任一個節(jié)點(diǎn)，其電流的代數(shù)和等于零。故: ia+ib+ic=o, B|J： ib=-(ia+ic)o當(dāng)三相電流對稱時,三個電流的幅值

10、相等，相 位上互差120 °。當(dāng)a相電流互感器極性接反時，公共線上的電流lb為-ia和ic的相量和，其 幅值為正常相電流的J3倍。同理，當(dāng)c相電流互感器極性接反時，公共線上的電流lb,幅值也為正常相 電流的J3倍。山此可見，電流互感器不完全星形接線時，任一臺電流互感器極性接反，公共 線上的電流都要增加至正常值的丁3倍。具體接線圖及相量圖如下：電流互感器J相極性接反2 由沛If丿戒器星形接線正確接抵時，電流百:感器原理接線圖及相量圖如下:電流互感器正確接線正確接線時，ia+ib+ic二in,肖三相電流對稱時，ia+ib+ic二0,即：in二0。假如a相電流互感器極性接反，&相電

11、流為-i"而ib、ic的相量之和也是-ia,所以 in=-ia+ ib+ic=-2ia同理，b相電流互感器極性接反，in二irib+ic二-2ib。c相電流互感器極性接反，in=ia+ib-ic=-2ico具體接線圖及相量圖如下:電流互感器a相極性接反7 / 13四. 帶電檢查1. 帶電檢查的注意事項(xiàng)：對運(yùn)行中的電能計(jì)量裝置，在下列情況下應(yīng)進(jìn)行帶電檢查接線：（1）新安裝的電能表和互感器；（2）更換后的電能表和互感器；（3）電能表和互感器在運(yùn)行中發(fā)生異?，F(xiàn)象。帶電檢查是直接在互感器二次回路上進(jìn)行的工作，一定要嚴(yán)格遵守電力安全規(guī) 程，特別要注意電流互感器二次不能開路，電壓互感器二次不能短

12、路。因?yàn)殡娏骰?感器是工作在短路狀態(tài)下，一旦二次開路，二次線圈上會感應(yīng)出很高的電勢，對人 身和設(shè)備都會造成極大的危害；而電壓互感器二次一旦發(fā)生短路，不僅會損壞互感 器本身，還會使繼電保護(hù)裝置誤動作，可能造成嚴(yán)重的系統(tǒng)事故。2. 帶電檢查步驟單相接線與三相四線接線相對簡單，出現(xiàn)錯誤的機(jī)會相對較少，且容易發(fā)現(xiàn), 故我們只研究三相三線時的情況。（1）測量三相電壓用電壓表測量電能表電壓端鈕的三相線電壓，在正常情況下，三相電壓是接近 相等的，約100V （以高壓三相表為例）。如測得的各相電壓相差較大，說明電壓回 路存在斷線或者極性接反的情況。具體錯誤上面已分別加以分析。（2）檢查電壓接地點(diǎn)及判明接線方式

13、將電壓表的一端接地，另一端依次觸及電能表的電壓端鈕，如有兩個電壓端鈕 對地電壓為100V,余下一端對地電壓為0,則說明是兩臺電壓互感器接成V,v形連 接，電壓約為0相為b相。如各電壓端鈕對地電壓都約等于相電壓（57. 7V）,則說 明是三臺電壓互感器接成Y,y形連接，二次中性點(diǎn)接地。如電壓端鈕對地?zé)o電壓或 者電壓數(shù)值很小，說明二次電壓回路沒有接地。（3）測三相電壓相序用相序表測三相電壓相序，確定是正相序還是逆相序。再根據(jù)已判明的接地相 為b相，就能確定其余兩相的相別。（4）檢查電流接線首先查明電流互感器二次回路接地點(diǎn)，可用一根兩端帶有夾子的短路導(dǎo)線來確 定。將導(dǎo)線一端接地，另一端依次連接電能表

14、電流端鈕。若電能表轉(zhuǎn)速變慢，則該 端鈕沒有接地，若電能表轉(zhuǎn)速無變化，則該端鈕是接地點(diǎn)。當(dāng)電流二次共用連線斷 開時，用短路導(dǎo)線接地，則電能表轉(zhuǎn)速變快。用鉗型電流表依次測量各相電流，要是數(shù)據(jù)基本接近，則說明接線正確。若測 得兩相電流約為J3倍的關(guān)系，則說明其中有一相電流互感器極性接反。（5）判斷電能表接線方式經(jīng)過上述檢查，還無法確定電能表電流與電壓之間的對應(yīng)關(guān)系，還不能真正確 定接線是否正確。因此，還必須用其他方法來確定，常用的方法有斷b相電壓法、 ac相電壓交叉法、六角圖法.相位表法等等。3-斷b相電壓法、a、c相電壓交義法（1）斷b相電壓法在三相電路對稱，負(fù)荷穩(wěn)定，而且已知電壓相序和負(fù)荷性質(zhì)（

15、感性或容性）情 況下，如電能表的b相斷開，電能表的轉(zhuǎn)速約慢一半，則電能表的接線是正確的。 其理論根據(jù)是：當(dāng)b相斷開時，Uab=Ucb=l/2Uac,電能表所測的功率為：P=l/2UacIaCos（30 °-。）+ l/2UcaIcCos（30 ° + d）=l/2X V3CosOG（2）a、c相電壓交叉法用a、c相電壓交義法的步驟是將電能表的電壓端鈕&、C相接線對調(diào)，對調(diào)后 電能表若不轉(zhuǎn)動或微微轉(zhuǎn)動，則說明電能表接線是正確的。其理論根據(jù)是：當(dāng)電能 表ac相電壓對調(diào)后Uab變?yōu)閁cb, Ucb變?yōu)閁ab,此時所測的功率為：P=UcbIaCos（90 °+&#

16、174; + UabIcCos（90 二）二0。以上兩種方法的具體相量圖如下：斷b相電壓法、a. c相電壓交義法的相量分析4 六角岡法確定由能表的樓線方式六角圖法乘是通過測量與功辜相關(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。它的適應(yīng)條件是：（1）三相電壓相量已知，且基本對稱；（2）電壓和電流都比較穩(wěn)定；（3）已知負(fù)荷性質(zhì)（感性或容性）和功率因數(shù)的大致范且三相負(fù)荷 基本平衡。六角圖法的理論依據(jù)：假設(shè)已知三相電圧和電流的相量，負(fù)載為感性且三相對稱，如下圖所示：用電壓電流相量確定功率從“的頂端分別向Udb、"b作垂線，則可得到Id對應(yīng)線電壓的有功功率分 量Pab、Pcb；

17、同樣，從Ic的頂端分別向Udb、Ucb作垂線，則可得到Ic對應(yīng)線電 壓的有功功率分量Pab'、Pcb'o反過來，如果已知Pabx Pcb、Pab'、Pcb',并在相 應(yīng)線電壓上作垂線，則兩條垂線相交點(diǎn)與原點(diǎn)的連線即分別為B、ICo山于電能是功率跟時間的乘積，所以，我們也可以在一定時間里用標(biāo)準(zhǔn)電能表 來測量相應(yīng)的功率值，從而確定電流。六角圖的檢查步驟與方法：（1）測量電壓端鈕間的線電壓值；（2）確定b相電壓并測定電壓相序；（3）測量電流值；（4）利用標(biāo)準(zhǔn)電能表或者相位表畫出六角圖確定電流相量。5.標(biāo)準(zhǔn)電能表法用兩只單相標(biāo)準(zhǔn)電能表接入三相電路，選定測量時間讀取標(biāo)準(zhǔn)表

18、的讀數(shù) W1 （Lab. Ia）. W2（Ucb> Ic）。之后將d、c相電壓互換，選定同樣的測試時間，再 讀取標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)Wl'（Ucb、la）、W2'（Uab、Ic）,根據(jù)Wl、HT的投影畫出la的相量，根據(jù)W2、W2'的投影畫出Ic的相量。然后根據(jù)已知的負(fù)荷功率因數(shù)分析相量圖, 從而確定電能表的接線方式?！纠恳阎嗳€電路對稱，負(fù)荷為0.9 （滯后）左右，根據(jù)上述方法測得Wl=137, W2二235, Wl'=-98, W2*=102o試確定電能表接線是否正確。解：由條件可作出相量圖如下：例圖5.相位表法相位表法是六角圖法的一種，它是利用鉗型電流

19、表、電壓表、相位表聯(lián)合測 繪六角圖。相位表法是以電壓為參考相量，測量電流相量與電壓參考相量的相位 差，根據(jù)電壓相序及電壓、電流相量，確定電能表的接線方式。其具體步驟為：（1）通過測量三相電壓值.電圧相序、判定接地相電壓，確定接入電能表的 電壓大小、電壓相序以及接入電能表第一元件、第二元件的線電壓相別。（2）利用相位表分別測出得的第一元件、笫二元件的電壓、電流相位角。（3）分析電流之間的相位。如有一相電流接反，II、12之間的夾角為60 °, 而不是120 ° o（4）判斷電流是正相序還是逆相序。（5）根據(jù)已知的負(fù)荷性質(zhì)及與相應(yīng)電壓就近原則，判斷電流接線是Id、Ic還 是-Id、ICo（6）最后確定電能表接線方式。下面以一個現(xiàn)場實(shí)例來說明相位表法進(jìn)行接線檢查的具體方法（假設(shè)用戶功率 因數(shù)為080.9）：（1）測得U12二U23二U32二100V,說明電壓回路無斷線和極性接反現(xiàn)象：（2）測得三相電壓為正相序，各電壓端鈕對地電壓為Ul=100V, U2=100V, U3=0V ,說明接入電能表c相電壓端鈕的是b相電圧，即