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(shí)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(duì)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(jí)表的誤差不超過

2、1%，但錯(cuò)誤的接線所帶來的計(jì)量誤差可能高達(dá)百分之幾十甚至百分之幾百，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(cuò)誤接線是有可能發(fā)生的，若有人為竊電的話，錯(cuò)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(cuò)誤接線。如：一相或二相電流反接；電流二次接線相位錯(cuò)誤；電壓互感器二次相位錯(cuò)誤；電流和電壓相位、相別不對(duì)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(jiǎn)單，差錯(cuò)少，即使接線有錯(cuò)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(cuò)誤接線。因?yàn)槭请娏?、電壓二次回?/p>

3、兩者的組合，再加上極性接反和斷線等就有幾百種可能的錯(cuò)誤接線方式，所以研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(duì)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(cuò)誤接線，必須及時(shí)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(shí)應(yīng)該采取一些必要的措施來防止錯(cuò)誤接線的發(fā)生。二 電壓互感器錯(cuò)誤接線分析1 電壓互

4、感器一次斷線 當(dāng)電壓互感器一次斷線時(shí)，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(tái)單相電壓互感器接成V，v接線，另一種是用一臺(tái)三相五柱電壓互感器或三臺(tái)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(shí)的情況。（1） 電壓互感器V，v接線，一次A相或者C相斷線：電壓互感器V，v接線一次A相斷 正常情況下，三個(gè)線電壓都是100V，當(dāng)一次A相斷線時(shí)，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=0。此時(shí)，二次側(cè)Ubc=Uac=100V。同理，當(dāng)一次C相斷線時(shí)，Ucb=0, Uca=Uba

5、=100V。（2）電壓互感器V，v接線，一次B相斷線 電壓互感器V，v接線一次B相斷這種情況下，我們可以看成是在A、C間加了一個(gè)單相電源，所以Uac=100V，若兩個(gè)單相電壓互感器的勵(lì)磁阻抗相等，則AB、CB兩個(gè)繞組串聯(lián)，二次平均分配100V電壓，即Uab=Ucb=50V。（3）電壓互感器YN,yn接線，一次斷線電壓互感器YN,yn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(shí)a點(diǎn)和n點(diǎn)為等電位。Ubc還是正常電壓100V，而Uab=Uac=57.7V。 同理，斷B相時(shí)，Uab=57.7V，Ubc=57.7V，Uca=100V； 斷C相時(shí)，Uab=

6、100V，Ubc=57.7V，Uca=57.7V。2 電壓互感器二次斷線電壓互感器二次斷線時(shí)，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)。下面分別研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(shí)的二次線電壓。（1） 斷A相 電壓互感器二次斷A相（空載） 電壓互感器二次斷A相（帶載）空載時(shí)，a相斷開，ab間、ac間不構(gòu)成回路，所以Uab=Uac=0。bc間為正?；芈?，所以Ubc=100V。帶載時(shí)，假設(shè)所接負(fù)載為一臺(tái)三相三線有功電能表，一臺(tái)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Ubc

7、=100V，Uab=Uac=50V。（2） 斷B相電壓互感器二次斷B相（帶載） 空載時(shí)，與斷a相類同：Uab=Ubc=0，Uac=100V。 帶載時(shí)，根據(jù)等效電路可得：Uac=100V，Uab=2/3×100=66.7V，Ubc=1/3×100=33.3V。 （3） 斷C相電壓互感器二次斷C相（帶載） 空載時(shí)，與斷a相類同：Uab=100V，Ubc=Uac=0。 帶載時(shí)，根據(jù)等效電路可得：Uab=100V，Ubc=1/3×100=33.3V，Uac=2/3×100=66.7V。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(shí)，電壓互感器原

8、理接線圖及相量圖如下：正確接線時(shí)的原理接線圖、相量圖 當(dāng)一臺(tái)電壓互感器極性接反（bc相）時(shí)，原理接線圖及相量圖如下：bc相極性接反時(shí)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)bc相極性接反，使得Uca在幅值與相位上都起了變化，Uca=3Uab=173.2V。由此可見，cb相電壓互感器極性接反，其結(jié)果是Uab=Ubc=100V，Uca=173.2V。 ab相互感器極性接反時(shí)，其結(jié)果與bc相接反時(shí)相類似。（2） 電壓互感器Y,y接線 正確接線時(shí)，電壓互感器原理接線圖及相量圖如下：正確接線時(shí)的原理接線圖、相量圖 當(dāng)一臺(tái)電壓互感器極性接反（a相）時(shí)，原理接線圖及相量圖如下：a相極性

9、接反時(shí)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)a相極性接反，使得Uab、Uca在幅值與相位上都起了變化，Uab=Uca=Ubc/3=57.7V，而Ubc則不變。同理，互感器二次側(cè)b相極性接反時(shí)，Uca=100V ，Uab=Ubc=Uca/3=57.7V?；ジ衅鞫蝹?cè)c相極性接反時(shí)，Uab=100V， Ubc=Uca=Uab/3=57.7V。三電流互感器錯(cuò)誤接線分析1 電流互感器不完全星形接線正確接線時(shí)，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(gè)節(jié)點(diǎn)，其電流的代數(shù)和等于零。故：ia+ib+ic=0，即：ib=-(ia+ic)。

10、當(dāng)三相電流對(duì)稱時(shí)，三個(gè)電流的幅值相等，相位上互差120。 當(dāng)a相電流互感器極性接反時(shí)，公共線上的電流Ib為-ia和ic的相量和，其幅值為正常相電流的3倍。 同理，當(dāng)c相電流互感器極性接反時(shí)，公共線上的電流Ib，幅值也為正常相電流的3倍。 由此可見，電流互感器不完全星形接線時(shí)，任一臺(tái)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3倍。具體接線圖及相量圖如下：電流互感器a相極性接反2 電流互感器星形接線正確接線時(shí)，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正確接線時(shí)，ia+ib+ic=in，當(dāng)三相電流對(duì)稱時(shí)，ia+ib+ic=0，即：in=0。 假如a相電流互感器極性接反，a相電流

11、為-ia，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=ia-ib+ic=-2ib。c相電流互感器極性接反，in=ia+ib-ic=-2ic。具體接線圖及相量圖如下：電流互感器a相極性接反四 帶電檢查1 帶電檢查的注意事項(xiàng)：對(duì)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路。因?yàn)殡娏骰ジ衅魇?/p>

12、工作在短路狀態(tài)下，一旦二次開路，二次線圈上會(huì)感應(yīng)出很高的電勢(shì)，對(duì)人身和設(shè)備都會(huì)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(huì)損壞互感器本身，還會(huì)使繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)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(duì)簡(jiǎn)單，出現(xiàn)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)相對(duì)較少，且容易發(fā)現(xiàn)，故我們只研究三相三線時(shí)的情況。（1） 測(cè)量三相電壓用電壓表測(cè)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(cè)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(cuò)誤上面已分別加以分析。（2） 檢查電壓接地點(diǎn)及判明接線方式將電壓表的一端接地，另一端依次觸

13、及電能表的電壓端鈕，如有兩個(gè)電壓端鈕對(duì)地電壓為100V，余下一端對(duì)地電壓為0，則說明是兩臺(tái)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(duì)地電壓都約等于相電壓（57.7V），則說明是三臺(tái)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(duì)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(cè)三相電壓相序用相序表測(cè)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電流端鈕。若電能表轉(zhuǎn)速變慢，則該端鈕沒有接

14、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(shí)，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(cè)量各相電流，要是數(shù)據(jù)基本接近，則說明接線正確。若測(cè)得兩相電流約為3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(duì)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相電壓交叉法（1）斷b相電壓法在三相電路對(duì)稱，負(fù)荷穩(wěn)定，而且已知電壓相序和負(fù)荷性質(zhì)（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

15、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(shí)，Uab=Ucb=1/2Uac,電能表所測(cè)的功率為：P=1/2UacIaCos(30-)+ 1/2UcaIcCos(30+)=1/2×3Cos。（2）a、c相電壓交叉法用a、c相電壓交叉法的步驟是將電能表的電壓端鈕a、c相接線對(duì)調(diào)，對(duì)調(diào)后電能表若不轉(zhuǎn)動(dòng)或微微轉(zhuǎn)動(dòng)，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(duì)調(diào)后Uab變?yōu)閁cb，Ucb變?yōu)閁ab，此時(shí)所測(cè)的功率為：P=UcbIaCos(90+)+ UabIcCos(90-)=0。以上兩種方法的具體相量圖如下：斷b相電壓法、a、c相電壓交叉法的相量分析4六角圖法確

16、定電能表的接線方式六角圖法就是通過測(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。它的適應(yīng)條件是：（1） 三相電壓相量已知，且基本對(duì)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)的大致范圍，且三相負(fù)荷基本平衡。 六角圖法的理論依據(jù)： 假設(shè)已知三相電壓和電流的相量，負(fù)載為感性且三相對(duì)稱，如下圖所示：用電壓電流相量確定功率 從Ia的頂端分別向Uab、Ucb作垂線，則可得到Ia對(duì)應(yīng)線電壓的有功功率分量Pab、Pcb；同樣，從Ic的頂端分別向Uab、Ucb作垂線，則可得到Ic對(duì)應(yīng)線電壓的有功功率分量Pab'、Pcb'。反過來，如果已

17、知Pab、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Ia、Ic。 由于電能是功率跟時(shí)間的乘積，所以，我們也可以在一定時(shí)間里用標(biāo)準(zhǔn)電能表來測(cè)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(cè)量電壓端鈕間的線電壓值；（2） 確定b相電壓并測(cè)定電壓相序；（3） 測(cè)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(cè)量時(shí)間讀取標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)W1(Uab、Ia)、W2(Ucb、Ic)。之后將a、c相電壓互換，選定同樣的測(cè)試時(shí)間，再讀取標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)W1'(

18、Ucb、Ia)、W2'(Uab、Ic)，根據(jù)W1、W1'的投影畫出Ia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。 【例】已知三相三線電路對(duì)稱，負(fù)荷為0.9（滯后）左右，根據(jù)上述方法測(cè)得W1=137，W2=235，W1'=-98，W2'=102。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，它是利用鉗型電流表、電壓表、相位表聯(lián)合測(cè)繪六角圖。相位表法是以電壓為參考相量，測(cè)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

19、電能表的接線方式。其具體步驟為：（1）通過測(cè)量三相電壓值、電壓相序、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(cè)出得的第一元件、第二元件的電壓、電流相位角。（3）分析電流之間的相位。如有一相電流接反，I1、I2之間的夾角為60，而不是120。（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Ia、Ic還是-Ia、-Ic。（6）最后確定電能表接線方式。下面以一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)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0.80.9）：（1）測(cè)得U12=U23=U32=100V，說明電壓回路無斷線和極性接反現(xiàn)象；（2）測(cè)得三相電壓為正相序，各電壓端鈕對(duì)地電壓為U1=10