三相三线有功电能表错误接线分析与判断

王洪莲，陈 虎，何 伟

(1．重庆电力高等专科学校， 重庆 400053；2．重庆市轨道交通(集团)有限公司， 重庆 400042)

三相三线有功电能表错误接线分析与判断

王洪莲1，陈 虎2，何 伟1

(1．重庆电力高等专科学校， 重庆 400053；2．重庆市轨道交通(集团)有限公司， 重庆 400042)

电能计量装置的正确计量关系到电力企业和电力用户的切身利益。结合接线图、相量图，总结三相三线有功电能表常见的错误接线方式，检查三相三线有功电能表错误接线的简单方法以及退补电量的计算，为电能计量工作提供参考。

电能计量；三相三线；错误接线

三相三线两元件有功电能表计量装置适用于中性点绝缘系统，一次供电系统中没有接地线，如我国城乡35 kV、10 kV配电网都属于此类接线。该系统能基本保证ia+ib+ic=0，仅用两个元件就能正确计量三相电能，而且为高供高计，电能表安装在用户变压器的高压侧。我国配电网的大用户普遍采用高供高计形式，电压互感器、电流互感器的倍率大[1]，往往表计计度值“差之分毫”，却可能导致最终电量“失之千里”，因此应该对三相三线两元件有功电能计量装置的接线引起足够重视。

1 三相三线有功电能表正确接线

经电压、电流互感器接入的三相三线有功电能表的正确接线图方式和相量图如图1所示[2]。电流Ia和Ic分别通过电能表的第一元件、第二元件的电流绕组，电压UAN和UCN分别接于第一元件、第二元件的电压绕组。

正确接线时，第一元件的功率为

P1=UabIacos(30°+φa)

(1)

第二元件的功率为

P2=UcbIccos(30°-φc)

(2)

若三相电路对称则Uab=Ucb=U线，Ia=Ic=I线，φa=φc=φ。

可知，总功率为

P=P1+P2

=UabIacos(30°+φa)+UcbIccos(30°-φc)

(3)

U12、U32分别为第一元件、第二元件电压绕组上的电压，I1、I2分别为第一元件、第二元件电流绕组的电流；φa、φc分别为第一元件、第二元件电压与电流的夹角；接线正确时，U12=Uab、U32=Ucb、I1=Ia、I2=Ic。

2 三相三线有功电能表错误接线分析

2.1 电压断线

(a)接线图

(b)相量图图1 三相三线有功电能正确接线图和相量图

第一元件电压进线断(即接入电能表接线柱2的线断)，接线图和相量图如图2所示。此时，电压Uab=0。

错误接线情况下的功率表达式为

P′ =P2=UcbIccos(30°-φc)

(4)

更正系数为

(5)

这种情况下：

a.当负载为容性，cosφ=0.5时，表不转；cosφ>0.5时，表正转；cosφ<0.5时，表反转。

b.当负载为感性，cosφ=0.5时，计量正确；cosφ>0.5时，表反转；cosφ<0.5时，表正转。

(a)接线图

(b)相量图图2 第一元件电压进线断的接线图和相量图

c.当负载为感性，cosφ=0.189时，计量正确但表反转。

2.2 电流绕组进出线反接

第二元件电流进、出线接反，即电流Ic反进第二元件[3]。其接线图和相量图如图3所示。错误接线情况下的功率表达式为

P′ =P1+P2

=U12I1cos(30°+φa)+U32I3cos(150°+φc)

(6)

=-U线I线sinφ

更正系数为

(7)

这种情况下：

a.当cosφ=1时，表不转。

b.当0< cosφ<1时，当负载为感性时，表反转；如果负载为容性，表正转。

c.当cosφ>0.5时，表快。

d.当cosφ<0.5时，表慢。

(a)接线图

(b)相量图图3 Ic反的接线图和相量图

2.3 电压换相

A、B相电压互换(即电压为Ubac)。即第一元件接电压Uba，第二元件接电压Uca，接线图和相量图如图4所示。

错误接线情况下的功率表达式为

P′ =P1+P2

=U12I1cos(150°-φa)+U32I3cos(30°+φc)

(8)

=0

更正系数为

(9)

此时电能表停转。

可以类推，三相三线有功电能表任意两相电压换相时，电能表停转。

3 检测三相三线有功电能表错误接线常用方法

(a)接线图

(b)相量图图4 电压为Ubac的接线图和相量图

3.1 断B相电压检查方法

三相三线有功电能计量装置的初步检查，可采用断B相电压检查方法。

P′=P1+P2

(10)

转速刚好是正确转速的一半。因此可以通过断B相电压时电能表转盘转速的情况来检查接线，若转速不是原来的1/2，表明接线存在问题，需进一步检查。

3.2 电压交叉检查方法

三相三线有功电能表带电运行时，打开接线盒，旋松A相和C相电压接线螺钉，抽出A相和C相电压进线，相互交换后再插入孔中适当旋紧螺钉，使2个元件的电压交叉，这时接线方式变为Ucba，此时计量的功率为

P′ =P1+P2

=UcbIacos(90°+φa)+UabIccos(90°-φc)

=0

(11)

此时电能表停转，如果A相和C相电压进线交换后，电能表停转，则表明交换前的接线正确。

但是这种方法有时候会失败，因为个别故障接线时，A相和C相电压接线交换后也会停转。例如Ia和Ic同时反向时，计量的功率为

P′ =P1+P2

=UabIacos(150°-φa)+UcbIccos(150°+φc)

(12)

这种情况下，电能表转速与正确时转速相同，但是反转。若在此种错误情况下采用电压交叉检查法，a相和c相电压进线交换，此时计量的功率为

P′ =P1+P2

=UcbIacos(90°-φa)+UabIccos(90°+φc)

=0

(13)

此时电能表同样停转。因此，电压交叉检查方法在个别故障时会失败。

4 退补电量的计算

在错误接线时，电能表记录了电量W′值，它与没有记录的真实电量W存在以下关系：

(14)

由于W不能重新测量，求出K才能计算出W值，K代表电量更正系数，可以采用以下2种方法求得。

a.测试法

原有电能计量装置接线方式不变，按正确接线接入一只同型号的电能表，准确度等级不低于原运行的电能表。运行一段时间后，用正确接线电能表记录的电量值，便得到了更正系数K。

b.计算法

更正系数为

(15)

式中：P为电能表正确接线时的功率；P′为电能表错误接线时的功率；W为负载的实际用电量；W′为电能表在错误接线情况下记录的电量。

一般通过故障接线时接入电能表所有电流、电压间的相量图求出P′，从而再算出K[4]。已知K值以及电压互感器的变比KU和电流互感器的变比KI可算出该抄表期内用户的真实用电量W。

W=W′K

(16)

即通过更正系数K，可以从虚假电能量W′中算出用户所用的真实用电量W。

5 结束语

电能计量工作的公平、公正、准确与可靠，关系到电力公司与用电客户双方的经济利益[5]。在电能表的安装过程中，要及时发现和纠正电能表的错误接线，善于根据计量现场实例的测量数据，绘制出相应的相量图和接线图，进行功率分析，并对错误接线时的电能进行更正，达到正确计量的目的。

[1] 满 娜.减小电能计量误差的措施[J].东北电力技术，2007，28(10)：45-46.

[2] 赵光艳，王 玲，张艳春.电能计量装置接线分析[J].东北电力技术，2005，26(12)：44-46.

[3] 陈玥名，施贵军，崔广泉.高压电流互感器一次绕组误接线分析[J].东北电力技术，2011，32(2)：25-27.

[4] 丁恒春,庞富宽,田海亭,等.三相三线静止式多功能电能表错误接线时退补电量算法研究[J]. 电测与仪表，2016，53(1) ：70-74.

[5] 田 奎，张 艳，薛丽敏，等.电能表检定装置故障特点分析及解决方案[J].东北电力技术，2016，37(1)：47-49.

Analysis and Judgement on Wrong Connection of Three-phase Three-wire Kilowatt-hour Meter

WANG Honglian1，CHEN Hu2，HE Wei1

(1.Chongqing Electric Power College, Chongqing, 400053，China；2.Chongqing Rail Transit Corporation(Group)Co.,Ltd., Chongqing 400042，China)

Correct metering of energy metering device relates to the vital interests of the electricity companies and power users. In this paper, by analyzing the connection diagram, vector diagrams, the common wrong connection，power and correction coefficient of three-phase three-wire kilowatt-hour meter are introduced , the easy way to check wrong connection of three-phase three-wire kilowatt-hour meter, the calculations of power’s return and addition are proposed , which offer a reference for electric energy measuring work.

energy measurement; three-phase three-wire;wrong connection

TM933.4

A

1004-7913(2017)01-0043-04

王洪莲(1983)，女，硕士，主要从事电力电子与电力传动、电能计量教学工作。

2016-10-22)