三相三线电能表显示负电流的判断与处理方法

三相三线电能表显示负电流的判断与处理方法

严峰

云南电网有限责任公司昆明供电局  云南昆明650000

摘要：在生产现场时，会出现三相三线两元件多用电能表的液晶屏显示负值（-Ia,-Ic)，而由于产生的负电流，会造成三相三线两元件多用电能表应用测量范围减少。为了让工作人员对三相三线电能表的各种状态进行准确的分析和处理，以确保其准确测量，避免引起用户与供电公司之间的矛盾，并为用电的检验和测量工作人员减少工作量，本文就三相三线电能表的现场接线图和测量原理设备进行了详细的剖析，并根据实验结果，提出了三相三线电能表在各种条件下的故障诊断和处理。

关键词：三相三线电能表；负电流；判断处理

引言

在电力市场信息化进程中，智能电力仪表已成为其重要的信息资源。智能电能表是智能化电力系统必不可少的组成部分，在《10kV用电客户电能表量装置典型设计》（Q/CSG113006-2012）中，明确规定315kVA及以上用电用户应选用三相三线多用途电子式电能表计量，采用高供高计的计量方式。文章就三相三线电能表由于各种因素造成的负载特点进行了归纳，并根据具体工作实例，对三相三线电能表在各种工况下的负值进行了判定与处置，以确保其准确测量，避免造成不必要的损失和争议。

1、三相三线电能表电流进出线接反引起负电流

从图1中可以看出，在电流互感器的极性接合或将变压器与接线盒、接线盒与电力表接线端相反向时，会产生一种负值。此时只要仔细检查电能仪的线路，利用电度仪和三相电能表进行实地检查，并通过绘制六边形图形等方法来确定电能表产生负值的原因，纠正电能表的连接误差，就可以实现电能表的准确测量，这就造成三相三线电能表产生负值的最直接直观的误差。

图1 三相三线电能表接线图

2、空载或轻载运行引起电能表负电流

在无负载热后备操作中，由于线路对地、相之间的电容所造成的电容性带电是一种客观现象，并有导通负值的可能性。在无负载时，电能表的液晶屏上会出现一定的电压是负的，因为它的功耗非常小。在电力系统中，随着负荷的增加，电力系统的输出功率因数逐步提高，电压与电流之间的角度也会慢慢降低，而当电源系数达到某一数值时，电量指示灯上的负电流就会随之消散。由于技术水平的不断发展，目前大多数用户所采用的都是带有自校正功能的智能调整器，而在实际工作中，有时处于空载或轻载的情况下，仅依靠调压器来提高系统的功率因数来消除这种情况是不可行的[1]。

以云南省某分局为例，新投入运行的变压器，以高供高计测量，变压器的变率为10000/100/100，电流互感器的变率为20/5，具有自校正的特性。不过由于小区内的负载都在新建小区，红绿灯和监控系统都没有安装，虽然用户安装了无功补偿箱，但也无法将电量计的负电压降到最低，18:00的时候，电表上的负电压就会消失。通过云南电力公司的电力计量自动控制系统所获得的负载资料，其A相的电流在冬季07:00~18:00时为-Ia,18:00~次日07:00，当路灯打开时A相负电流负号消失。

3、电压互感器PT2一、二次侧不对应引起电能表负电流

本文介绍了三相三条线路两组电能表中的一个单元的电量为负数时，它就会自动判定此单元的电流为负，因此，故障的线路不仅会造成电流变压器的输入和输出端的电阻，而且如果线路的电压与其相应的相电流的余弦低于0，那么就会产生一个负数。

以下举例介绍由变压器PT2第1和第2侧不相配而产生的负极电流。在变压器PT2的第1和第2侧没有相应的情况下，C相位的电流的线路电压从Ucb变成Ubc。第二单元的能量表示为负值，P2的能量表示为：P2=UbcIccos(150℃+Φc)=-UIsinφ<0，这时，能量计就会出现-Ic。云南省某房地产开发公司于2017年投入使用，其工作模式为：双线供电，总功率为1300kVA，以高压变压器变换器功率为10000/100/100，交流变压器的变比为40/5，总功率为800。自2018年投入运行至今，主要用于供气，至2021年五月转换至备用。2021年6月21号，由云南省电力公司计量自动化系统监控到此备用表C相负值，有功走字，正有功不走行，到工地确认电源表端子没有任何问题，用三相电能表的现场校验显示B相的漏压，推断是变压器的接线故障。然后，用钳型安培仪对电源表端子线的177V进行了测试，确定变压器的极性接反向，确认PT2的极性连接，并且校正了变压器的插头后，C型负值的电能表的计量是正确的。

4、光伏发电引起电能表负电流

我国提出了碳达峰和碳中和发展的新战略，清洁的光伏、风电等清洁能源得到了广泛的关注。微网是一种既能同时运行，又能自产自销的小型综合电力网络。在电力短缺的情况下，微网可以从电力网上购买电力，如果微网的出力比它的容量更大，则可以通过电力网络实现两种运行模式，一种是电力发电，另一种是光伏发电。光伏发电量的特点，不仅取决于光伏设备的光电转换效率，还取决于设备的生产和生产技术；同时，由于太阳辐射强度、天气、温度等气象因子对其产生的作用也会产生很大的变化，其中春季、夏季和秋季的出力比冬天要大，而夏季季节日出力系的最大则为最大，也就是夏季布型光电伏发量的最佳。

5、负载特性引起电能表负电流

对测量接线错误、无功补偿、空载和轻微负载导致的负值等问题进行了详细的阐述。但是，在某些场合下，需要根据现场实际状况来判断负电流的成因。例如：高速列车在刹车时，由于高速列车的下、入站是一个能量的释放过程，使电动机产生逆向的电流，也就是电动机在产生的条件下，使电能表倒置；在工地的塔吊、吊车负载较大、升降机下落时，电动机也在工作，而电能表则会产生反向的电力，而仅携带以上负载则会造成负值。

6、处理措施建议

（1）根据现场工作经验，查阅有关资料，就造成三相三线电能表负值产生的主要原因及在野外作业中的正确判别与解决办法，现总结以下：①三相三线电能表由于线路故障造成的负值，只要就地核线，就可以找出故障，然后通过改正不适当的线路，使三相三线电能表的正向测量，并排除电能表的负值。②如果线路正常，由于不合理的无功补偿，使电能表的某个相位出现了负值，一般地，三相三线电能表的两个相位都是负的。通过对三相三线电表的实测资料进行分析，发现由于三相三线的电力表所出现的A相带型电流为负，而由于过多的无功补偿造成了电能表上出现的C相带型电流为负的现象。通过对比所述的特征1和特征2，可以从电能仪所提供的有关资料来判定，如果没有正确地进行无功补偿，则电能表会出现负值。当发现电源电压显示为负时，应先查看是否安装了电源开关，是否启动，是否故障，手动切换的电容器数目是否符合30%，这样才能查找故障的根源，并排除故障。

（2）根据工作实践，笔者提出如下意见：①检查100kVA及以上行业用户的无功补偿设备的工作状况，推广正确运用无功补偿装置的知识和功率因数调节电费相关电价电费政策，让用电客户意识到确保无功补偿装置正常使用的重要性。②对“负电流、反有功电流、功率因数等故障进行排查，并对故障客户进行现场排查，防止造成不必要的经济损失和矛盾。③在计量体系中加入“负电流、反有功走字、功率因数不正常”等故障的自动预警，既节省时间，又便于控制同类问题，从而大大提升了工作的工作速度。④强化监测，如果使用者的电力因数太小或没有达到指定的值（高于160kVA的高压电力企业客户，安装了负载调节的高压电力电力使用者和3200kVA及以下的电力系统的功率系数标准为0.90；其他工业用户，非工业用户，非居民照明用户，商业用户，临时用户，以及100kVA或更高的电力排放站，100kVA或更大容量的发电用户，批发用户的功率因子基准为0.85；100kW和以上工业用电功比系数为0.80，通过向客户报告并切断其设备，使其达到了供电单位和用户共赢的目的[2]。

7、结语

由于用户的用电量不断增加，技术水平不断提高，三相三线多功能电能表在电网中得到了越来越多的使用。电力仪表是否能正确地测量，事关电力用户和电力企业的切身利益，但现有的研究仅限于介绍三相三线电能表产生的负值现象，并未对三相三线电能表的负值进行归纳和分析，因此，正确地判断和处理由于工作中各种因素造成的负值，是确保测量精确的首要工作，同时也是电气测量和用电检验人员的必备业务技能。通过给出相关判断方法及处置措施，可以保障三相三线多功能电能表的正常运行。

参考文献

[1]尚娅,李为石,刘娅萍,等.三相三线电能表负电流的判断和处理方法研究[J].机电信息,2022(7):24-27,41.

[2]邓得政,隋玉珊.三相三线电能表在接线正确情况下出现负电流的原因分析[J].电工技术,2018(19):78-82.