低压三相四线计量装置错误接线典型案例分析

马璐瑶， 王卫民, 陈浩宇

(1．河北联创电力设计工程集团有限公司 a.自动化部; b.总经理办公室，河北 石家庄 050000；2．国网河北省电力培训中心 电力营销教研室，河北 石家庄 050051)

低压三相四线计量装置错误接线典型案例分析

马璐瑶1a， 王卫民2, 陈浩宇1b

(1．河北联创电力设计工程集团有限公司 a.自动化部; b.总经理办公室，河北 石家庄 050000；2．国网河北省电力培训中心 电力营销教研室，河北 石家庄 050051)

针对部分10 kV线路高供低计电能计量装置的接线情况，分析异常接线对电量计量的影响.通过对三相四线电能表相量图的分析，对4种典型错误接线导致的计量偏差进行了推导，以便为电能正确计量提供更正系数，计算追补电量.

有功电表；低压；三相四线；计量装置；接线异常；更正系数；追补电量

电能表作为一种计量装置，它的正确接线和工作时的精确计量是保证电量计量准确的首要条件.因为计量装置由电能表、互感器、二次回路等组成，接线方式较为复杂，再加上实际操作中人为因素的影响，使得电能表错误接线、错误计量的情况时有发生，且错误接线方式多种多样[1].本文主要通过相量图法对10 kV线路低压三相四线电能表的接线方式进行判断，对比较典型的错误接线方式和更正系数的计算进行阐述.

1 三相四线电能表测量步骤及电能表正确接线时的功率计算公式

1.1 测量步骤

低压三相四线有功电能表的接线情况见图1.本文所述测量方式以标准正相序第一元件为A相的正确接线检测过程为例.

第一步，在二次侧测量三相电压值.分别测量第一元件电压U1、第二元件电压U2、第三元件电压U3的对地电压值，正极对应测量表的尾接线柱分别为②，⑤，⑧，负极接地线，正常情况下，U1，U2，U3的测量值约为220 V，因此可根据测量值的大小来判断接线有无虚接或氧化的情况.

图1 低压三相四线有功电能表接入接线图

第二步，测量表尾电压相序.利用相序表判断三相电压的顺序，如果测量结果为正相序，则默认三相电压顺序为ABC，即第一元件电压为A相电压，第二元件电压为B相电压，第三元件电压为C相电压；如果为逆相序，则第一元件电压为A相电压，第二元件电压为C相电压，第三元件电压为B相电压.在矢量图中，A，B，C三相电压位置不变，相序的正逆则会对元件电压与电流的相位角产生影响.

第三步，测三相电流的值.利用相位伏安表测量二次侧电流，得到第一元件电流I1、第二元件电流I2、第三元件电流I3的值，三相电流进线分别对应表尾进线电流接线柱①，④，⑦，电流钳使用方向为流入方向，可分别读出二次侧电流测量值；同理，如果测量出线电流，则测量出线电流对应的出线电流接线柱为③，⑥，⑨，此时，电流钳的使用方向应为电流流出方向.

第四步，测变比.用变比测试仪分别测量三相电流互感器的一次侧电流和二次侧电流，将测出的变比与铭牌上标注的电流互感器变比进行比较，看是否相符，并判断电流互感器是否正常运行.

第五步，测量UA与各电流的相位角.将相位伏安表调到自动档，正负极接线测量UA的电压，对应表尾电压接线柱②和地线，接着用电流钳分别卡住I1，I2，I3的进线电流线，对应表尾接线柱①，④，⑦，此时电表所显示的示数分别为A相电压UA与电流I1的相位角φ1，UA与电流I2的相位角φ2，UA与电流I3的相位角φ3.

第六步，画相量图.利用测出的相位角画相量图.在现实中的负荷多为感性负荷，所以一般同相电流滞后电压一定角度，范围在0°～90°；又因为绝大多数负荷的功率因数一般不低于0.5，所以同相电流滞后电压的角度约为0°～60°.

低压三相四线电能表正确接线相量图[2]见图2.

图2 低压三相四线电能表正确接线相量图

1.2 三相四线电能表正确接线时的功率计算公式

PO1=UAIAcosφA=UψIψcosψ,

PO2=UBIBcosφB=UψIψcosψ,

PO3=UCICcosφC=UψIψcosψ,

PO=PO1+PO2+PO3=UAIAcosφA+UBIBcosφB+UCICcosφC=3UψIψcosψ.

其中，ψ为一个理论值，为便于计算更正系数而提出.

2 更正系数的作用

在判断电能计量装置接线是否正确的过程中，最重要的是要确定电压与电流的对应关系.通过电压、电流对应关系的相量图，根据判断错误接线方式的方法，确定错误接线的方式，并纠正错误接线[3].

电能表错误接线带来的计量误差在百分之几到百分之几百不等，分析电能表错误接线的目的就是通过对错误接线的相量分析，推导出电能表错误接线时的电能功率表达式，进而计算出更正系数，合理得出因电能表错误接线造成的误差电量，免除供用电双方因电能表错误接线引起的经济损失.

电能表除了不转的错误接线情况，除应按错误接线前的平均用电量作参考进行追补外，一般情况下其他性质的错误接线导致的电量错误都应采用更正系数计算追补电量.

更正系数K=应计电量WO÷抄见电量WX=理论总功率之和PO÷实际总功率之和PX.

追补电量ΔW=(更正系数K-1)×抄见电量WX.

3 几种典型错误接线方式及追补电量计算

3.1 案例一

3.1.1 现场简介

某用户的变压器容量为160 kVA，铭牌显示互感器倍率为30,380 V三相四线低压计量.

实测数据如下：

(1)测量电压为U10=225 V，U20=0 V，U30=226 V.

(2)确定相序为正相序.

(3)测量电流为I1=4.9 A，I2=4.8 A，I3=5 A.

(5)测量相位时以U10为基准，U10超前I1的夹角φ1为25°，U10超前I2的夹角φ2为143°，U10超前I3的夹角φ3为264°.

(6)相量图(略).

3.1.2 数据分析及接线判断

由电压测量值U20=0 V来看，第二元件电压回路不正常.现场勘查结果表明，第二元件电压接线柱氧化.第一元件电压为UA，说明U1为UA;U2失压，U3为UC，则失压相为B相.因测量电流互感器变比与铭牌标注相符，说明电流互感器无异常.由相位角判断电流回路并无异常.应更换电压线，计算追补电量.

3.1.3 结论

第一元件电压、电流分别对应UA和IA，第二元件电压、电流分别对应UB和IB(B相失压)，第三元件电压、电流分别对应UC和IC.

3.1.4 计算更正系数和追补电量

实际功率为：

PX1=U1I1cosφA=UAIAcosφA=UψIψcosψ，

PX2=U2I2cosφB= 0×IBcosφB=0，

PX3=U3I3cosφC=UCICcosφC=UψIψcosψ，

PX=PX1+PX2+PX3= 2UψIψcosψ.

当有两项电压失压时，更正系数K=3，追补电量ΔW=2WX.

3.2 案例二

3.2.1 现场简介

某用户的变压器容量为100 kVA,铭牌显示互感器倍率为30,380 V三相四线低压计量.

实测数据如下 ：

(1)U12=U23=U13=380 V，U10=U20=U30=220 V.

(2)测定相序为正相序.

(3)测量电流为I1=4.8 A，I2=5 A，I3=4.9 A.

(5)测量相位时以U10为基准，U10超前I1的夹角φ1为19.7°，U10超前I2的夹角φ2为325°，U10超前I3的夹角φ3为265°.

(6)相量图见图3.

图3 案例二相量图

3.2.2 数据分析及接线判断

由电压测量值知，电压回路正常.由U10=U20=U30=220 V，说明接线柱⓪为零线.

测量结果为正相序，第一元件电压为UA，说明U1就是UA，U2就是UB，U3就是UC.测量电流互感器变比与铭牌标注相符，说明电流互感器无异常.第一元件电流与UA的夹角为19.7°，在UA与IA的夹角范围内；第二元件电流与UA的夹角为325°，在UA与IB的夹角范围内；第三元件电流与UA的夹角为265°，在UA与IC的夹角范围内.

所以判断第二元件为B相，B相电流进出线接反.因此要更正B相电流进出线的接线，并计算追补电量.

3.2.3 结论

第一元件电压、电流分别对应UA和IA，第二元件电压、电流分别对应UB和-IB，第三元件电压、电流分别对应UC和IC.

3.2.4 计算追补电量

实际功率为：

PX1=U1I1cosφA=UAIAcosφA=UψIψcosψ，

PX2=U2I2cosφB=UB(-IB)cosφB=UBIBcos(180°+ψ)= -UψIψcosψ(电流的负号只代表方向，不影响大小)，

PX3=U3I3cosφC=UCICcosφC=UψIψcosψ.

PX=PX1+PX2+PX3=UψIψcosψ.

更正系数K=应计电量÷抄见电量=PO÷PX=3.

追补电量ΔW=(K-1)WX=(3-1)WX=2WX.

3.3 案例三

3.3.1 现场简介

某用户的变压器容量为100 kVA,铭牌显示互感器倍率为30，380 V三相四线低压计量.

实测数据如下：

(1) 测量电压为U10=411 V，U20=239 V，U30=413 V.

(2)测定相序为正相序.

(3)测量电流为I1=5 A，I2=4.9 A，I3=4.7 A.

(5)测量相位以U10为基准，U10超前I1的夹角φ1为38.7°，U10超前I2的夹角φ2为156°，U10超前I3的夹角φ3为279°.

(6)相量图见图4.

图4 案例三相量图

3.3.2 数据分析及接线判断

由电压测量值来看，电压回路明显不正常.根据测量数据初步判断，U10=411 V，U30=413 V，这两相的电压数值为线电压；U20=239 V，该相电压数值为相电压，且数值为相电压的这一相有可能和零线接反.

相序为正，以第一元件为A相，测量电流互感器变比与铭牌标注相符，电流互感器无异常.相位角的测量结果表明，U10与I1，I2，I3的夹角在第一元件电压与IA，IB，IC的夹角范围内，所以I1，I2，I3分别对应IA，IB，IC.

根据现场测试数据和相量图分析，B相电压与零线接反.因此，需要更正B相电压和零线接线，并计算追补电量.

3.3.3 结论

根据现场测试数据分析知，B相电压线接到零线接线柱上，零线接到B相电压线接线柱上.第一元件电压、电流分别为UAB和IA；第二元件电压、电流分别为-UB和IB；第三元件电压、电流分别为UCB和IC.

3.3.4 计算更正系数及追补电量

实际功率为:

PX2=U20I2cos(180°-φB)= (-UB)IBcos(180°-φB)= -UBIBcosφB= -UψIψcosψ，

追补电量ΔW=(K-1)WX=0.217WX.

3.4 案例四

3.4.1 现场简介

某用户的变压器容量为100 kVA，铭牌显示互感器倍率为30，380 V三相四线低压计量.

实测数据如下：

(1)测量电压为U12=U23=U13=380 V，U10=U20=U30=220 V.

(2) 测定相序为逆相序.

(3)测量电流为I1=4.9 A，I2=5 A，I3=4.9 A.

(5)测量相位以U10为基准，U10超前I1的夹角φ1为307°，U10超前I2的夹角φ2为249°，U10超前I3的夹角φ3为196°.

(6)相量图见图5.

图5 案例四相量图

3.4.2 数据分析及接线判断

根据测量数据判断，电压回路正常.逆相序，第一元件电压为UA，说明U1为UA，U2为UC，U3为UB.测量电流互感器变比与铭牌标注相符，说明电流互感器无异常.根据相量图知，UA与I1的夹角在UA与-IB的夹角范围内；UA与I2的夹角在UA与IC的夹角范围内；UA与I3的夹角在UA与-IA的夹角范围内.可以判断，第一元件和第三元件的电压、电流不同相，并且两相电流进出线接反.因此，调换第一元件电流和第三元件电流的进出线，将A相电压和A相电流接在第一元件位置，将B相电压和B相电流接在第二元件位置，将C相电压和C相电流接在第三元件位置，并计算追补电量.

3.4.3 结论

根据相量图分析知，第一元件电压、电流分别对应UA和-IB；第二元件电压、电流分别对应UC和IC；第三元件电压、电流分别对应UB和-IA.

3.4.4 计算追补电量

实际功率为:

PX1=U1I1cosφA=UA(-IB)cos(300°+ψ)=UψIψcos(60°-ψ)，

PX2=U2I2cosφC=UCICcosφC=UψIψcosψ，

PX3=U3I3cosφB=UB(-IA)cos(60°+ψ)=UψIψcos(60°+ψ)，

PX=PX1+PX2+PX3= 2UψIψcosψ.

4 结语

由于测量均为带电测量，所以在带电检查电能计量装置接线时,应注意安全，严格遵守安全工作制度和操作规程[4].案例中带电测量应在相位伏安表、相序表、变比测试仪等工具准备相对充足的条件下进行.在现场操作中应特别注意,电流互感器二次不允许开路.接线检查完成后，如果发现电能表有接线错误,应及时更正.另外，还应利用相量图进行分析，对现场异常接线情况所需追补的电量进行准确计算，并对所计电量的差错进行纠正，挽回由于计量装置造成的电量误差损失.

[1] 李继.保障高压电能计量装置准确可靠的技术措施[J].中国新技术新产品, 2013(17):124-125.

[2] 闵德山,陈向群.装表电工应读[M].北京:中国电力出版社,2008:244-245.

[3] 窦永强.电能计量装置错误接线方式和更正系数确定的几个难点[J].自动化与仪器仪表,2005(6):61-64.

[4] 李国胜.电能计量及用电检查实用技术[M].北京:中国电力出版社,2009:252-255.

责任编辑：金 欣

Case analysis of wiring error checking in low-voltage three-phase four-wire metering devices

MA Lu-yao1a， WANG Wei-min2， CHEN Hao-yu1b

(1a.Department of Automation; 1b. General Manager Office,
HBLC Electrical Power Engineering Design Group Company, Shijiazhuang, Hebei 050000, China;2.Power Marketing Research Office, State Grid Hebei Electric Power Training Center, Shijiazhuang, Hebei 050051, China)

This study analyzes the abnormal effect of electrical energy metering devices in the high supplying and low metering 10KV line, and the pharos diagram of three phase four wiring devices, measuring deviations caused by five kinds of common wrong wiring. Right correction coefficient for electricity metering is provided for the calculation of recovery charge.

watt meter; low voltage; three phase four wiring; metering device; abnormal wiring; correction coefficient; recovery charge

2017-05-16

马璐瑶(1993-)，女，河北石家庄人，河北联创电力设计集团有限公司工程师，主要从事电力系统计量装置接线异常分析工作.

1009-4873(2017)04-0017-05

TM933.4

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