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：

U_A=U_B=U_C=U_φ，I_A=I_B=I_C=I，φ_a=φ_b=φ_c=φ，正确的接法为有功电能表第一元件接入U_ABI_A，第二元件接入U_CBI_C。相角差为60°的无功电能表第一元件接入U_BCI_A，第二元件接入U_ACI_C，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I_C，第二元件接入I_A：

根据向量图1（a）得出：

有功计量功率为：P_I=U_ABI_Ccos(90°-φ)

P_Ⅱ=U_CBI_Acos(90°+φ)

P'=P_Ⅰ+P_Ⅱ=UIcos(90°-φ )+UIcos(90°+φ)=0

式中　P_Ⅰ-第一元件所计有功功率

　　　P_Ⅱ-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-I_C，第二元件接入-I_A时，根据向量图1（b）得出有功计量功率为：

P_Ⅰ=U_ABI_Ccos(90°+φ)

P_Ⅱ=U_CBI_Acos(90°-φ)

P'=P_Ⅰ+P_Ⅱ=UIcos(90°+φ)+UIcos(90°-φ)=0

图1　向量图

(3)　第一元件接入I_C，第二元件接入-I_A，根据向量图分析，可知：

有功计量功率为：P_I=U_ABⅠ_Ccos(90°-φ)

P_Ⅱ=U_cBI_Acos(90°-φ)

P'=P_Ⅰ+P_Ⅱ=UIcos(90°-φ)+UIcos(90°-φ)=2UIsinφ

无功电能表中第一元件通入电压U_BC、电流I_C；第二元件通入电压U_AC、电流-I_A，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_Ⅰ=U_BCI_Ccos(150°+30°+φ)=-UIcosφ

Q_Ⅱ=U_ACI_acos(150°+30°+φ)=-UIcosφ

Q'=Q_Ⅰ+Q_Ⅱ=-2UIcosφ

式中　Q_Ⅰ-第一元件所计无功功率

　　　Q_Ⅱ-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-I_C，第二元件接入I_A

根据向量图分析

有功计量功率为：P_Ⅰ=U_ABI_Ccos(90°+φ)

P_Ⅱ=U_CBI_Acos(90°+φ)

P'=P_Ⅰ+P_Ⅱ=2UIcos(90°+φ)=-2UIsinφ

无功计量功率为：

Q_Ⅰ=U_BCI_Ccos(30°-φ-30°)=UIcosφ

Q_Ⅱ=U_ACI_Acos(30°-φ-30°)=UIcosφ

Q'=Q_Ⅰ+Q_Ⅱ=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-I_A，第二元件接入I_C

根据向量图分析可知：

有功计量功率为：P_Ⅰ=U_ABI_Acos(150°-φ)

P_Ⅱ=U_CBI_Ccos(30°-φ)

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

无功计量功率为：

Q_Ⅰ=U_BCI_Ccos(90°+30°+φ)=UIcos(120°＋φ)

Q_Ⅱ=U_ACI_Acos(150°-30°-φ)=UIcos(120°-φ)

此时，无功表反转。

(2)　第一元件接入I_A，第二元件接入-I_C为：

根据向量图分析可知：

有功计量功率为：P_Ⅰ=U_ABI_Acos(30°+φ)

P_Ⅱ=U_CBI_Ccos(150°+φ)

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

无功计量功率为：

Q_Ⅰ=U_BCI_Acos(90°-30°-φ)=UIcos(60°-φ)

(3)　第一元件接入-I_A，第二元件接入-I_C为：

根据向量图分析可知：

有功计量功率为：P_Ⅰ=P_Ⅰ=U_ABI_Acos(150°-φ)

无功计量功率为：

Q_Ⅰ=U_BCI_Acos(90°+30°+φ)=UIcos(120°+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