三相三线电能表有功计量功率分析

三相三线电能表有功计量功率分析

赵勇

赵勇国网湖北省电力公司嘉鱼县供电公司湖北嘉鱼437200

摘要：在计量装置接线过程中由于互感器相序、极性的错误导致电能表的误接线，因而造成电能计量的不准确。本文通过对各种接线方式形成各有功计量元件的计量结果进行分析，并与标准接线进行比较，从而找出其中规律，从而简化现场误接线判断及计算过程，使其判断过程变得更为简单结果更加准确。

关键词：三相三线电能表；接线；有功功率变化规律；应用电能计量装置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。同时供电企业将计量管理，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。

目前对于已安装的计量装置进行接线方式判断，通常是采用相位伏安仪进行测量。电压的相序以及电流的相别可以通过测量电压值、相序夹角和电流间的夹角，再通过电流的相随性进行判别。但是功率表达式则需要通过向量图进行查找分析才能得出。其查找和化简过程较为繁复，易出错。本文着重通过对各种接线方式对计量元件功率夹角的影响进行统计分析，找出其中存在的规律，使其判断过程变得更为简单准确。

在电压互感器一次接线正确的情况下，不考虑出现B相电流和短线的情况，共有48种接线方式。其中有2种接线可以正确计量，有12种接线不转。假设三相电压及负荷平衡对称，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。第一元件有功功率为P1=UIcos(30+φ)，第二元件有功功率为P2=UIcos(30-φ)。

根据同样的方法对电压一次无故障，无B相电流，无断线情况下的48种接线方式的二个元件计量功率进行统计如下：

对以上各种接线情况下的各元件计量功率表达式进行分析，其元件功率表达式可以归纳如下：±cos(30±φ)或±sinφ假定元件接入电压Uab、Ubc、Uca为顺，Uac、Uba、Ucb为逆，元件接入电流为元件接入电压的第一相时为顺，元件接入电流为元件接入电压的第二相时为逆，元件接入电流为元件接入电压之外一相时为全，则有如下规律：括．号．内．运．算．符．—．—．顺．顺．为．正．，．逆．逆．为．正．，．顺．逆．为．负．，．逆．顺．为．负．；．功率符号．．．．——．．电流顺为正，电流逆为负．．．．．．．．．．．,．电．流．符．号．负．为．负．；．电流出现“全”时功率为．．．．．．．．．．．sin．．．φ．,．电．压．逆．为．负．，．电．流．负．为．负．。．举例：当测出某元件接入Uac、Ic时，根据口诀“括号内逆逆为正，电流逆功率负”可得其功率为-UIcos(30-φ)。

当测出某元件接入Uba、-Ic时，根据口诀“电流全时功率为sinφ,电压逆为负，电流负为负”可得其功率为UIsinφ。

另外对总计量功率表达式为0的12种接线方式进行统计如下：

以上统计结果通过分析可以发现：当．相．序．角．与．电．流．夹．角．相．同．时．，．总．计．量．功．率．为．0．，．表．计．停．转．。．其结论可以通过几何分析方法进行证明：当相序角与电流夹角相同时，通过图解分析可知其电压与电流夹角也相同，因第二元件接入电压相反，则功率符号相反，其总功率正负抵消，计量总功率为0。

同样的方法可以证明,此结论在电压互感器一次出现误接线时同样适用。

通过对功率结果的统计，同时可以发现：在．电．压．互．感．器．一．次．接．反．时．，．除．接．入．电．压．升．高．至．1．7．3．V．左．右．的．计．量．元．件．外．，．其．接．入．电．压．未．反．相．的．元．件．功．率．表．达．式．也．遵．循．以．上．规．律．；．而．接．入．电．压．反．相．的．元．件．功．率．表．达．式．的．符．号．将．发．生．改．变．。．现场故障接线判别式，特别是在电压互感器一次出现反相的情况下，通常难以判断反相类型。应用以上方法，便可以直接根据元件的计量表达式直接判别其故障类型。

示例：如某三相三线电能表，感性负荷，测得电压为：U12=173V、U23=U13=100V,相序角为150，则可判断相序为ACB。第二元件夹角315，通过向量图分析可知第二元件电流为-Ic,其功率表达式为-UIcos(30-φ)。而根据规律判断，其接入电压为Ubc、电流-Ic,口诀“括号内顺逆为负，电流逆为负，电流负为负”，其功率表达式为UIcos(30-φ)。

该结果与实测结果符号相反，则可判断电压互感器一次Ubc反。

结束语因此，推广应用以上规律不仅可以快速推导48种接线方式的功率表达式，同时也可以大大提高现场故障接线查找时分析和化简的过程，更可以加快接线故障类型的判断，提高实际工作的效率和工作的准确性。

（上接第427页）附的粉尘。如试件边角有松散颗粒，应仔细清除。②将试件晾干或用电风扇吹干不少于24h，直至恒重。按现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJO52-93)的沥青混合料试件密度试验方法测定试件的视密度或毛体积密度。当试件的吸水率小于2％时，采用水中重法或表干法测定；当吸水率大于2％时，用蜡封法测定；对空隙率很大的透水性混合料及开级配混合料用体积法测定。

4.计算(1)当计算压实的沥青混合料的标准密度采用马歇尔击实试件成型密度或试验路段钻孔取样密度时，沥青面层的压实度按下式计算：1000?s???K式中：K——沥青面层的压实度，％；ρs——沥青混合料芯样试件的视密度或毛体积密度，g／cm3；ρ0——沥青混合料的标准密度，g／cm3。

(2)由沥青混合料实测最大密度计算压实度时，应按下式进行空隙率折算，作为标准密度，再按上式计算压实度：100100-)0t（VV????式中：ρt——沥青混合料的实测最大密度，g／cm3，具体试验方法见《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052--2000)；ρ0——沥青混合料的标准密度，g／cm3；VV一试件的空隙率，％。

5.试验检测中应注意的问题。压实度的大小取决于实测的压实密度，同样也与标准密度的大小有关。但目前对标准密度的规定并不统一，有些工程在压实度达不到时便重新进行马歇尔试验，调整标准密度使压实度达到要求，这样实际上是弄虚作假。为防止这种情况，新的检测方法规定了三种标准密度。在进行检测时，应结合工程实际情况，采用相应的标准密度。