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三相三线电能表误接线对计量的影响
作者:王竞  时间:2007/11/25 1:11:00  来源:论文天下论文网
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,φabc=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)

P=UCBIAcos(90°+φ)

P'=P+P=UIcos(90°-φ )+UIcos(90°+φ)=0

式中 P-第一元件所计有功功率

   P-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:

P=UABICcos(90°+φ)

P=UCBIAcos(90°-φ)

P'=P+P=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=UABCcos(90°-φ)

P=UcBIAcos(90°-φ)

P'=P+P=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:

Q=UBCICcos(150°+30°+φ)=-UIcosφ

Q=UACIacos(150°+30°+φ)=-UIcosφ

Q'=Q+Q=-2UIcosφ

式中 Q-第一元件所计无功功率

   Q-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:P=UABICcos(90°+φ)

P=UCBIAcos(90°+φ)

P'=P+P=2UIcos(90°+φ)=-2UIsinφ

无功计量功率为:

Q=UBCICcos(30°-φ-30°)=UIcosφ

Q=UACIAcos(30°-φ-30°)=UIcosφ

Q'=Q+Q=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:P=UABIAcos(150°-φ)

P=UCBICcos(30°-φ)

P'=P+P=UI×[(cos150°cosφ+sin150°sinφ)+(cos30°cosφ+sin150°sinφ)]=UIsinφ

无功计量功率为:

Q=UBCICcos(90°+30°+φ)=UIcos(120°+φ)

Q=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:P=UABIAcos(30°+φ)

P=UCBICcos(150°+φ)

P'=P+P=UI×[(cos30°cosφ-sin30°sinφ)+(cos150°cosφ-sin150°sinφ)]=-UIsin

无功计量功率为:

Q=UBCIAcos(90°-30°-φ)=UIcos(60°-φ)

Q=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:P=P=UABIAcos(150°-φ)

P=UCBICcos(150°+φ)

无功计量功率为:

Q=UBCIAcos(90°+30°+φ)=UIcos(120°+φ)

Q=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,IA 0 不考虑
-IC,-IA 0 不考虑
IC,-IA 2UIsinφ -2UIcosφ
-IC,IA -2UIsinφ 2UIcosφ
-IA,IC UIsinφ
IA,-IC -UIsinφ
-IA,-IC

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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[本文关键字] 电能 电能表 计量
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