三相三线电能表误接线对计量的影响

　
摘要：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。本文列举了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。下面分别列出在负载对称时，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　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。

图1　向量图
(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

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
(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。
2　A、C两相元件极性分别接反时
(1)　第一元件接入-IA，第二元件接入IC
根据向量图分析可知：
有功计量功率为：PⅠ=UABIAcos(150°-φ)
PⅡ=UCBICcos(30°-φ)
P'=P

Ⅰ PⅡ=UI×[(cos150°cosφ sin150°sinφ) (cos30°cosφ sin150°sinφ)]=UIsinφ

无功计量功率为：
QⅠ=UBCICcos(90° 30° φ)=UIcos(120°＋φ)
QⅡ=UACIAcos(150°-30°-φ)=UIcos(120°-φ)

此时，无功表反转。
(2)　第一元件接入IA，第二元件接入-IC为：
根据向量图分析可知：
有功计量功率为：PⅠ=UABIAcos(30° φ)
PⅡ=UCBICcos(150° φ)
P'=PⅠ PⅡ=UI×[(cos30°cosφ-sin30°sinφ) (cos150°cosφ-sin150°sinφ)]=-UIsin
无功计量功率为：
QⅠ=UBCIAcos(90°-30°-φ)=UIcos(60°-φ)
QⅡ=UACICcos(30° 30° φ)=UIcos(60° φ)

此时，有功表反转，无功表正转。


(3)　第一元件接入-IA，第二元件接入-IC为：
根据向量图分析可知：
有功计量功率为：PⅠ=PⅠ=UABIAcos(150°-φ)
PⅡ=UCBICcos(150° φ)

无功计量功率为：
QⅠ=UBCIAcos(90° 30° φ)=UIcos(120° φ)
QⅡ=UACICcos(30° 30° φ)=UIcos(60° φ)

这种情况下有功表和无功表皆反转。
根据以上分析，可以归纳出如下结果，见表1。
表1　三相三线电能表误接线对应的功率查对表 电流相序有功功率无功功率
IC，IA0不考虑
-IC，-IA0不考虑
IC，-IA2UIsinφ-2UIcosφ
-IC，IA-2UIsinφ2UIcosφ
-IA，ICUIsinφ
IA，-IC-UIsinφ
-IA，-IC

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