三相三线误接线对电能计量的影响

三相三线供电方式下电流互感器误接线对电能计量的影响

XX供电局电能计量中心

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【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

电能是一种最方便、最清洁、最容易控制和转换的能源形态。而电能计量则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，特别是在高供高计供电方式时更加突出。同时供电单位将计量管理，列为线损率管理的先决条件。

一般在10kV和部分35kV、110kV高压系统采用三相三线的供电方式。对应的电能计量系统中，电能计量一般采用三相两元件电能表进行计量。虽然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，所以本文着重讨论电流互感器错接线对电能计量的影响。

电流互感器的二次回路线接有八种情况，其中：一种可以正确计量电能；有两种电能表不走；有三种电能表反转；有两种电

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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U IAIBICI

ABC

一、接法正确时的表达式：

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。相位差为60°的无功电能表第一元件接入UBCIA，第二

s，无功功率为元件接入UACIA。有功功率为P3UIcoQ3UIsin。

二、各种错误接法时的表达式：

下面分别列出在负载对称时，不同错误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：

⑴．第一元件接入IC，第二元件接入IA 根据向量图(a)得出有功计量功率为：

２

PIUABICcos(90) PIIUCBIAcos(90)

PPIPII

UIcos(90)UIcos(90)0

式中：PI—为第一元件所计有功功率，下同；

PII—为第二元件所计有功功率，下同；

P—为表计计量有总功率，下同。

⑵．第一元件接入IC，第二元件接入IA 根据向量图(b)得出有功计量功率为：

PIUABICcos(90)

PIIUCBIAcos(90)

PPIPII

UIcos(90)UIcos(90)0

以上⑴、⑵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。 ⑶．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)

PIIUCBIAcos(90)

PPIPII

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UIcos(90)UIcos(90) 2UIsin

更正系数为：

K3UIcos3ctg

2UIsin2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)

UIcos

QIIUACIAcos(15030)

UIcos

QQIQII

2UIcos

式中：QI—为第一元件所计无功功率，下同；

QII—为第二元件所计无功功率，下同；

Q—为表计计量总无功率，下同。

由上面的计算可以看出无功表反转。 ⑷．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)

PIIUCBIAcos(90)

PPIPII

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UIcos(90)UIcos(90) 2UIsin

无功计量功率为：

QIUBCICcos(3030)

UIcos

QIIUACIAcos(3030)

UIcos

QQIQII

2UIcos

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： ⑴．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)

PIIUCBICcos(30)

PPIPII

UIcos150cossin150sincos30cossin30sin UIsin

更正系数为：

3UIcosK3ctg

UIsin无功计量功率为：

QIUBCIAcos(9030)

UIcos(120)

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QIIUACICcos(15030)

UIcos(120)

QQIQII

UIcos120cos

3UIcos 2此时，无功表反转。

⑵．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(30)

150) PIIUCBICcos(PPIPII

UIcos30cossin30sincos150cossin150sin UIsin

无功计量功率为：

QIUBCIAcos(9030)

UIcos(60) QIIUACICcos(3030)

UIcos(60)

QQIQII

UIcos60cos

3UIcos 2此时，有功表反转，无功表正转。

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⑶．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)

150) PIIUCBICcos(PPIPII

UIcos150cossin150sincos150cossin150sin 2UIcos150cos

3UIcos

无功计量功率为：

QIUBCIAcos(9030)

UIcos(120) QIIUACICcos(3030)

UIcos(60)

QQIQII

UI(sin120sinsin60sin) 3UIsin

这种情况下有功表和无功表皆反转。 三．总结：

根据以上分析，可以归纳出表1的结果。

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。

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表1 三相三线电能表接线对应的功率查对表 电流相序 种类 一 二 元件 元件 实际有功功率 实际无功功率 有功走字方向及更正系数 无功走字方向及更正系数 正确接线 IA IC IC 3UIcos 3UIsin \\ \\ ⑴ IA 0 不考虑 1 ⑵ IC IA 电流元件接错 ⑶ I I CA0 不考虑 3ctg 2 2UIsin 2UIsin UIsin UIsin 2UIcos 反转 ⑷ IC IA IC 2UIcos 3UIcos 2反转 正转 ⑴ IA 2 电流⑵ 极性接反 3ctg 反转 IA IC 3UIcos 23UIsin 反转 正转 ⑶ IA IC 3UIcos 反转 反转

【参考文献】：

1、《电能计量学》水利电力出版社 1989 李文娟．

2、《电能表技术手册》中国计量出版社 2000.8 国家质量技术监督局计量司、中国计量出版社合编

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