電能表與互感器

第五章電能表與互感器電能計量裝置的作用：①電力市場中作為電能量貿(mào)易結(jié)算依據(jù)；②發(fā)電廠用于計量廠用電量；③供電公司用于測量每條線路的實際線損；④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；⑤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：①計量用電流互感器、電壓互感器；②電能表；③互感器與電能表之間的二次回路。電能計量裝置的附屬部件：①試驗接線盒；②失壓斷流計時儀；③鉛封；④電能計量箱(柜);⑤電能量集抄設(shè)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。按結(jié)構(gòu)原理，分為感應(yīng)式電能表、全電子式電能表、機電一體化電能表。按測量功能，可分為分時計費（復(fù)費率）電能表、最大需量電能表、預(yù)付費電能表、集抄電能表、多功能電能表。電能表分類§5-1單相感應(yīng)系電能表感應(yīng)系電能表的結(jié)構(gòu)1、驅(qū)動元件：產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的元件。包括電流電磁鐵和電壓電磁鐵。電流電磁鐵由“U”字形鐵心和電流線圈（導(dǎo)線粗，匝數(shù)少）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“日”字形鐵心和電壓線圈（導(dǎo)線細，匝數(shù)多）組成，電壓線圈與負載并聯(lián)（電感性很強），承受負載電壓，始終帶電。2、轉(zhuǎn)動元件：由鋁制園盤和轉(zhuǎn)軸組成。驅(qū)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(qū)使鋁盤轉(zhuǎn)動。

3、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(zhuǎn)動時，永久磁鐵的磁場切割鋁盤并在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流和永久磁鐵的磁場相互作用，產(chǎn)生反作用力矩。

4、積算機構(gòu)：用來計算鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)并將轉(zhuǎn)數(shù)變換為被測電能的千瓦小時數(shù)。包括轉(zhuǎn)軸上的蝸輪、蝸桿及一套齒輪和字輪。通常稱為計度器。

G-蝸桿；A-蝸輪；B、D-主動輪；C、E-從動輪；1~4-橫軸；5-進位輪；6-長齒；7-短齒；8-梢齒；9-槽齒；10-轉(zhuǎn)軸鋁盤轉(zhuǎn)動原理1、驅(qū)動力矩2、驅(qū)動力矩與有功功率的關(guān)系3、當負載功率穩(wěn)定時，MT=MQ，鋁盤勻速轉(zhuǎn)動，則有4、時間T內(nèi)鋁盤所轉(zhuǎn)圈數(shù)N為：

N=nT=CPT=CW感應(yīng)式電能表的工作原理

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

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，可按電壓互感器的變比ku

來降低電壓；使接到互感器二次側(cè)的電能表能夠安全、準確地計量電能。此時所計電能量W為：

W=(本月抄見數(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1A），使電壓互感器的二次額定線電壓統(tǒng)一為100V，這樣可使電能表制造規(guī)格單一化、標準化，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。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。§5-5儀用互感器一、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。電流互感器的接線電流互感器的使用與選擇1、低壓供電客戶的負荷電流為50A以上時，電能表不宜直通，應(yīng)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，就是選擇額定變比，應(yīng)保證其在正常運行中的實際負荷電流達到額定值的60%左右，至少應(yīng)不小于30%。

3、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4平方毫米。4、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。

6、高壓電流互感器K2端要可靠接地。

鉗形電流表

P85圖5-12交直流兩用鉗形表

P85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)別是兩者容量不同，電壓互感器的二次負荷——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的變壓器。二、電壓互感器簡介

二次連線電阻上的壓降為

I、II類用于貿(mào)易結(jié)算的電能計量裝置中的電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.2％；其它電能計量裝置中電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.5％。

電壓互感器的接線與使用

電壓互感器運行中二次側(cè)嚴禁短路。按要求的相序接線。二次側(cè)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(yīng)式

電能表的結(jié)構(gòu)(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電子式電能表原理框圖與計量單元接口電壓監(jiān)控時鐘數(shù)據(jù)存儲器時鐘電池負荷曲線存儲器LED報警電子狗按鈕參數(shù)存儲器抄表電池備份數(shù)據(jù)存儲器LCD顯示器RS485通訊接口檢測輸出監(jiān)控輸出脈沖輸出吸附紅外通訊接口遠紅外通訊接口主數(shù)據(jù)處理器SPI管理單元一、三相三線有功電能表的接線方式

原理圖相量圖

ūaūbūCⅰcⅰaūabūcbΦc

ΦA(chǔ)

三相三線有功電能表的原理三相三線有功電能表現(xiàn)場接線----直通式低壓三相三線有功電能測量-----經(jīng)互感器接入式

主要用途：必須同時配接電壓互感器和電流互感器，計量35KV、10KV高壓供電的大容量電力用戶的用電量。接線方式：兩個電流互感器四線連接，有各自獨立的二次回路；兩個電壓互感器V/V連接。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

ūaūbūcⅰaⅰcⅰbΦ

Φ

Φ

二、三相四線有功電能表的接線方式

低壓經(jīng)TA接入的標準接線，三個TA六線連接，電流、電壓線各自獨立。

低壓直通表接線圖

三相四線電能表的現(xiàn)場接線方式

電流互感器二次通過實驗接線盒接線用于110kV及以上高電壓等級的大電流接地系統(tǒng)，電壓互感器采用YNyn接線。

1、三相三線無功電能表的原理圖、相量圖及計算式ūaūbūcūbcūacⅰaⅰcΦa

Φc

60°60°Φubc

ΦuacΦⅰcΦⅰa§5-3三相無功電能表三相三線內(nèi)相角無功電能表三相三線無功電能表電壓線圈串聯(lián)電阻的原因在感應(yīng)式電能表電壓線圈的首端串聯(lián)一個附加電阻R，使電壓線圈的電阻成分增加，電壓線圈的阻抗角從原來的，僅滯后，而又與同相，所以滯后相應(yīng)的電壓（這個角度稱為內(nèi)相角）。三相三線無功電能表的現(xiàn)場接線ⅰbūabūaūbūcūbCūCaⅰaⅰCΦ

Φ

Φ

2、三相四線無功電能表的原理圖、相量圖及計算式低壓直接接入

三相四線無功電能表的現(xiàn)場接線圖

低壓采用TA接入

電能表的型號類別代號組別代號結(jié)構(gòu)代號功能代號設(shè)計序號輔助說明D-電能表D-單相S-全電子式Y(jié)-預(yù)付費阿拉伯數(shù)字字母或數(shù)字S-三相三線F-復(fù)費率(廠家代號)（附加標注）T-三相四線D-多功能B-標準電能表I-載波抄表Z-最大需量X-無功電能§5-4電能表的使用

（b）全電子電能表

（a）機電一體化電能表

電能表的銘牌示例額定參數(shù)包括電流和電壓的額定值

額定電流又分為標定電流和額定最大電流。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作，而且誤差與溫升完全滿足技術(shù)條件的最大電流值。如5(20)A，10(40)A，3×1.5(6)A，3×0.3(1.2)A等等，前面的數(shù)字是標定電流，括號中的是額定最大電流，乘號前面的3表明是三相表。

直接接入式電能表的標定電流，應(yīng)按正常運行負荷電流的3