三相三线电能表误接线对计量的影响
摘要电能计量是电力商品交易中的“一杆秤”,它的准确与否直接涉及到供用电双方的经济利益。同时供电单位将计量管理,列为线损率管理的先决条件。在新装计量装置中由于电流互感器相序、极性的错误导致电能表的误接线,造成电能计量的不准确。列举几种三相三线电能表常见的误接线,通过向量分析推导出电能表误接线时所反映的有功、无功功率表达式,进而求出其对计量的影响。
关键词三相三线制电能表;误接线;更正系数
电能计量是电力商品交易中的“一杆秤”,它的准确与否直接涉及到供用电双方的经济利益。同时供电单位将计量管理,列为线损率管理的先决条件。
由于一般10kV及以上的高压系统均采用三相三线的供电方式,所以高压系统大多采用三相两元件电能表计量电能。三相三线电能表的接线并不复杂,但由于疏忽,特别是附有电压互感器与电流互感器的电能表,错接的机会较多。三相三线电能表错接线时会产生许多怪现象:有的不转,有的反转,有的随负载功率因数角的变化有时正转,有时反转,有的虽然正转,但计量出的电量数与实际不相符。由于电压互感器的电压相序可由相序表判断,错误的可能性较小,本文着重讨论电流互感器错接线对电能计量的影响。如果将电流互感器的二次线接错,共有八种接线,其中1种可以正确计量电能,有2种电能表不走,有3种电能表反转,有2种电能表虽正转,但计量出的电能是错误的。假设三相负载是平衡对称的,即有如下关系:
UA=UB=UC=Uφ,IA=IB=IC=I,φa=φb=φc=φ,正确的接法为有功电能表第一元件接入UABIA,第二元件接入UCBIC。相角差为60°的无功电能表第一元件接入UBCIA,第二元件接入UACIC,有功功率为,无功功率为。下面以A、C两相元件接错时为例列出在负载对称时,不同接线方式下的三相三线有功电能表,和60°接线无功电能表的计量功率表达式及更正系数。
1.当A、C两相元件接错时
1)第一元件接入IC,第二元件接入IA:
根据向量图1(a)得出:
有功计量功率为:
PI=UABICcos(90°-φ)
PⅡ=UCBIAcos(90°+φ)
P’=PⅠ+PⅡ=UIcos(90°-φ )+UIcos(90°+φ)=0
式中:PⅠ-第一元件所计有功功率
PⅡ-第二元件所计有功功率
P’-表计计量总功率
2)第一元件接入-IC,第二元件接入-IA时,根据向量图1(b)得出有功计量功率为:
PⅠ=UABICcos(90°+φ)
PⅡ=UCBIAcos(90°-φ)
P’=PⅠ+PⅡ=UIcos(90°+φ)+UIcos(90°-φ)=0
以上两种接法,计得有功功率为零,有功电能表不走,无法计量有功电量。由此也不考虑无功电能表的计量。
3)第一元件接入IC,第二元件接入-IA,根据向量图分析,可知:
有功计量功率为:
PI=UABⅠCcos(90°-φ)
PⅡ=UCBIAcos(90°-φ)
P’=PⅠ+PⅡ=UIcos(90°-φ)+UIcos(90°-φ)=2UIsinφ
更正系数:
无功电能表中第一元件通入电压UBC、电流IC;第二元件通入电压UAC、电流-IA,且由于电压线圈回路中电阻R的作用,使电压磁通向量与电压向量由原来的90°变为60°,相当于各相元件相应电压相位超前30°角,所以无功功率计算可以写成:
QⅠ=UBCICcos(150°+30°+φ)=-UIcosφ
QⅡ=UACIacos(150°+30°+φ)=-UIcosφ
Q’=QⅠ+QⅡ=-2UIcosφ
式中:QⅠ-第一元件所计无功功率
QⅡ-第二元件所计无功功率
Q’-表计计量总无功功率
无功表反转
图1向量图
4)第一元件接入-IC,第二元件接入IA
根据向量图分析
有功计量功率为:PⅠ=UABICcos(90°+φ)
PⅡ=UCBIAcos(90°+φ)
P’=PⅠ+PⅡ=2UIcos(90°+φ)=-2UIsinφ
无功计量功率为:
QⅠ=UBCICcos(30°-φ-30°)=UIcosφ
QⅡ=UACIAcos(30°-φ-30°)=UIcosφ
Q’=QⅠ+QⅡ=2UIcosφ
这种情况下有功电能表反转,无功表正转。
当然,电能表的错接线除了上述几种外还有电压相序错误、电压断线、电流断线等情况,但只要能根据实际的接线进行向量分析,得出实际的有功功率与无功功率的计算表达式,也就可得知计量失误的影响。
2.结语
从上面论述中可以看出电能计量装置的误接线种类很多,上述只是对日常工作中最常见的错误接线分析。只要电工或电能计量工作人员加强责任心,自觉加强知识技能的培训,就可以杜绝许多电能计量损失的现象。
参考文献
[1]商福恭.电能表接线技巧.中国电力出版社,2007,8.
[2]刘建民.电工测量与电测仪表.中国电力出版社,2003,1.