零线断线对三相四线有功电能表计量的影响分析

经验人：张光亚 侯红丽 刘少华 姚 岚 林士明 赵雪婷 程 曦 吴 周 张东平 王红梅

零线断线对三相四线有功电能表计量的影响分析

经验人：张光亚 侯红丽 刘少华 姚 岚 林士明 赵雪婷 程 曦 吴 周 张东平 王红梅

部分三相四线制电能表存在零线虚接或者接触不良的情况，使得供电企业对电能表错接线引发的电量退补难于准确计算和处置。本文基于中性点电位偏移理论及三相四线电能表计量原理，在三相负荷对称条件下对电能表计量功率进行测算，分别针对零线断线且三相电压均有效接入、零线断线且A相电压断线、零线断线且A、B两相电压断线、零线断线，A相电压线圈短路四种计量方式，就零线断线对三相四线有功电能表计量的不同影响进行了系统分析，为类似情况下退补电量的处理提供了依据。

三相四线有功电度表在低压系统电能计量中应用较为普遍，由于受接线工艺、三相不平衡等因素的影响，部分电能表的零线虚接或者接触不良，未能有效接入。在供电企业日常营业管理中，在三相四线电能表零线非有效接入的情况下，对于电能表错接线的电量退补处理往往等同于零线有效接入进行，这对退补电量的计算及电量电费的准确结算产生了影响。因此，有必要对零线虚接或者断线对计量的影响进行分析，从而准确实施类似情况下退补电费的计算和处置。

三相四线电能表计量原理

若三相负荷平衡，电能表计量功率：

中性点电位偏移分析

依据节点电压法，中性点N和N΄之间的电压为：

由上式可得：

计量分析

图1　

图2　

零线断线且三相电压均有效接入

图3　零线断线且A相电压断线时的三相四线电表接线图和矢量图

图4　

零线断线且A相电压断线

当零线断线且A相电压断线时，三相四线电能表接线图及向量图如图3所示。

此时：B、C两相电压线圈串联，串联线圈两端电压为线电压UBC，因此两电压线圈两端电压大小为UBC/2，方向相反。这种情况下，三个元件分别计量功率为：

当B相或C相电压断线时的计量情况与此相同。

（1）当零线断线A相电压断线且B相电流线圈接反时，电能表接线图及向量图如图4所示。

此时，三个元件计量功率为：

图5　

电能表不转。

同理可得：当零线断线A相电压断线且C相电流线圈接反时，三个元件计量功率为：

因为A相电压断线，所以A相电流线圈的接法正确与否不影响分析。当B相或C相电压断线且有一相电流线圈接反时的计量情况可类似分析。

（2） 当零线断线A相电压断线且B、C两相电流线圈接反时，电能表接线图及向量图如图5所示。

此时，三个元件计量功率为：

而在零线有效接入时：

图6　

图7　

因为A相电压断线，所以A相电流线圈的接法正确与否不影响分析。当B相或C相电压断线且另两相电流线圈接反时的计量情况与此相同。

（3）当零线断线A相电压断线且B、C两相电压、电流不同相时，电能表接线图及向量图如图6所示。

此时，三个元件计量功率为：

而在零线有效接入时：

当B相或C相电压断线，另两相电压电流不同相时的计量情况与此相同。

零线断线且A、B两相电压断线

当零线断线且A、B两相电压断线时，三相四线电能表接线图及向量图如图7所示。

此时由于三个元件的电压线圈均不构成回路，因此电能表不转。只有A相或者B相电压有效接入时与此相同。

图8　

零线断线，A相电压线圈短路

当零线断线，A相电压线圈短路时，三相四线电能表接线图及向量图如图（8）所示。

此时：B、C两相电压线圈两端电压分别为线电压UBA、UCA，这种情况下电压线圈承受了倍的相电压，容易烧坏。这种情况下，三个元件分别计量功率为：

此时相当于三相二元件有功电能表计量三相四相制系统的电量，在三相负荷平衡时可正确计量。如果此时零线有效接入便会出现单相短路故障。B相或C相电压电压线圈短路时的计量情况与此相同。

结束语

在三相四线制供电系统中的电压幅值及相位稳定且三相电压均有效接入时，零线是否有效接入对三相四线电能表的错接线及计量情况可视同于中线有效接入情况进行分析。在三相四线制供电系统中的电压幅值及相位稳定时，如三相电压未完全有效接入的情况下零线断线，对于三相四线电能表计量的影响不能简单等同于零线有效接入。本文中电能表计量功率的计算多是在三相负荷对称的条件下进行的，在实际工作中应根据负荷情况并结合客户的生产形式和近期电量波动情况加以综合考虑。

零线的有效接入不仅对于计量有影响，也危及客户端人身及用电设备的安全，因此在三相四线制系统中，一定要保证零线的有效性。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.24.052