第七章 电能计量装置的接线检查

第七章电能计量装置的接线检查电能计量装置的接线检查分为停电检查和带电检查两种。1．停电检查新装互感器、更换互感器以及二次回路的电能计量装置投入运行之前，都必须在停电的情况下进行接线检查。对于运行中的电能计量装置，当无法判断接线正确与否或需要进一步核实带电检查的结果时，也要进行停电检查。停电检查的内容：检查电能表接线正确与否、互感器的变比、极性、三相互感器的接线组别以及进行二次电缆导通和接线端子标志的核对。2．带电检查对于经过停电检查的电能计量装置，在投入运行后首先应进行带电检查。对于正在运行中的电能计量装置也应定期进行带电检查。第七章电能计量装置的接线检查第一节互感器的错误接线分析第二节有功电能表的错误接线分析第三节电能计量装置接线检查的相量图法第四节电量的抄读及退补电量的计算第一节互感器的错误接线分析一、电流互感器绕组极性接反时情况分析二、电流互感器公共线断开时情况分析三、电压互感器一次断线时情况分析四、电压互感器二次断线时情况分析五、电压互感器绕组的极性接反时情况分析一、电流互感器绕组极性接反时情况分析1．电流互感器为两相星形（V形）接线，二次α相绕组极性接反时在图7-1所示的三相三线电路中，根据基尔霍夫电流定律，得到，此时α相的电流为，所以，当三相负载对称时，则，b线电流值提高了倍。结论：电流互感器采用V形接线时，任何一台互感器绕组的极性接反，则公共线上b相电流都要增大倍。2．电流互感器为三相星形（Y形）接线，二次α相绕组极性接反时在图7-2所示的三相三线电路中，根据KVL定律，得到，此时的α相电流为，因为，所以。结论：电流互感器采用Y形连接时，任何一台互感器绕组的极性接反，则公共接线上的电流In为每相电流值的2倍。二、电流互感器公共线断开时情况分析1．电流互感器为V形接线，公共接线断开时原理接线图和等值电路图如图7-3所示。•根据电流源和电压源的等值变换原理，将和等值变换为电压源。等效电压源的电动势、，忽略Zb，可以得到图7-4的等值电路图。通过图7-4，根据叠加原理，首先求出同理得到结论：电流互感器采用V形连接时，当公共线断开时，流过电能表电流线圈的电流比原值减小了0.866倍，且相位也发生改变了。oeIIIZEZEZEZEIacacacaak30000023)(21)(2122oeIIIZEZEIcacacck300023)(21222．电流互感器为Y形连接,公共接线断开时电流互感器为Y形连接公共线断开时的原理接线图和等值电路图如图7-5所示。根据节点电位法求出)(31)(311110000000cbacbaCbaFEIIIZEEEZZZZEZEZEU公共线未断开前，得到公共线断开后，各相的故障电流为、和。从等值电路图中得到0ZIEaa0ZIEbb0ZIEcc)(3100cbaFEaIIIZUZIE所以)(31)(310cbaacbaaaIIIIIIIZEI)(31)(310cbabcbabbIIIIIIIZEI)(31)(310cbaccbaccIIIIIIIZEI三、电压互感器一次断线时情况分析正常情况下，电压互感器二次线电压为100V，即Uαb＝Ubc＝Ucα＝100（V）。如果线路出现故障，则二次线电压将发生变化。1．电压互感器为V，v接线，一次A相断线如图7-6所示，由于A相断线，故二次对应绕组无感应电动势所以Uαb＝0（V），Ucα＝Ubc＝100（V）同理，可推出C相断线时，Uαb＝Ucα=100（V），Ubc＝0（V）。2．电压互感器为V，v接线，一次B相断线如图7-7所示，B相断线，对两个互感器来讲，如同是单相串联，外加电压只有Ucα，此时一、二次的电压比为仍然是KU所以Ucα＝100V，Uαb＝Ubc＝Ucα/2＝50（V）3．电压互感器为Y，y接线，一次A相（或B相、C相）断线如图7-8所示，A相断线后，A相绕组无感应电动势，故Uao＝0（V），所以Uab＝Uca＝Up（相电压）＝57.7（V），而Ubc（与断相无关的线电压）仍然为100（V）。四、电压互感器二次断线时情况分析当电压互感器二次断线时，其二次电压值与互感器的接线形式无关，而与互感器是否接入二次负载有关。1．二次a相断线电压互感器二次接有负载，为一只三相三线有功电能表（其接线方式为和）和一只三相三线无功电能表（其接线方式为和），则二次a相断线时原理接线图如图7-9（a）所示。其等值电路如图7-9（b）所示。所以Ubc＝100V，bccaabUUU212．二次b相断线如果二次接有同前一样的负载，当b相断线时，可画出图7-10（b）所示的等值电路图。按阻抗大小分配得到的电压值为Uca＝100（V）Uab＝（2/3）×100＝66.7（V）Ubc＝（1/3）×100＝33.3（V）五、电压互感器绕组的极性接反时情况分析1．电压互感器为V，v接线，若二次ab相极性接反时由图7-11（a）所示得到二次绕组b的同名端与一次绕组A的同名端相对应，因此Uca＝173（V），Uab＝Ubc＝100（V）结论：电压互感器采用V,v接线，若二次或一次的任一个绕组极性接反时，其二次电压Uab和Ubc仍为100V，而Uca为173V。2．电压互感器为Y，y接线，若a相绕组极性接反时如图7-12（a）所示，由于a相绕组极性接反，因此的相位与相反所以Ubc＝100（V），而Uab＝Uca＝57.7（V）结论：电压互感器采用Y,y接线，若二次或一次的任一个绕组极性接反时，则与反接相有关的线电压为57.7（V），而与反接相无关的线电压仍为100（V）。第二节有功电能表的错误接线分析一、单相有功电能表的错误接线分析二、三相四线有功电能表的错误接线分析三、三相三线有功电能表的错误接线分析一、单相有功电能表的错误接线分析单相有功电能表只有一组电磁元件，接线较为简单，因此错误接线时容易被发现。这里不作介绍。二、三相四线有功电能表的错误接线分析分相法：保持其中任一元件的电压和电流，而断开其他元件所加的电压，在正确接线下，电能表的转盘应正转，若三相负载对称时，其转速约为原来的1/3，若转盘反转或转速相差较大，则可能有错误接线。三、三相三线有功电能表的错误接线分析我们假定在下述条件下来分析各种错误接线时电能表测量功率的变化情况：（1）三相电路完全对称。（2）三相电源为正相序。（3）电流线路和电压线路互相间没有接错线。（4）电流和电压回路没有短路和断路。（5）没有b相电流流入电能表电流线圈。这样，接到电能表对应的三个电压端子的三相电压顺序只有以下3种可能a一b一cb一c一ac一a一b对每只电能表电流线圈来讲，通入的电流只有以下4种可能两个电流线圈可能有以下8种电流组合3组电压、8组电流共可以组成24种接线方式。根据不同的接线方式，画出相量图，写出功率表达式，来判断接线是否正确。【例7-1】三相三线有功电能表的正确接线方式为和，电压相序为α－b一c，通入的电流为、，如图7-14所示。【例7-2】如果α相电流回路有错误接线，误将﹣接入第一元件的电流线圈，如图7-15（α）所示。根据其接线方式和画出相量图[见图7-15（b）]，得到的功率表达式显然在错误接线下，表计测得的功率值不是正比于三相电路中的有功功率值。sin)]30cos()30cos([)30cos()150cos(UIUIIUIUPcocococcbaoaab总之，根据各种功率表达式来判断电能表的转向。在感性负载下，24种接线方式中有6种接线方式使电能表正转，6种使电能表反转，6种使电能表停转，6种使电能表转向不定。其中只有一种是正确接线方式第三节电能计量装置接线检查的相量图法一、基本原理二、具体作图方法及步骤一、基本原理相量图法是通过画电流相量图来确定接到电能表中的究竟是什么电压？什么电流？三相三线有功电能表中电压和电流之间的相量关系如图7-17所示。在三相电压对称的情况下，从电流相量的顶端分别向电压相量和作垂直线，在和上分别得到和，也即在上的投影为，在上的投影为。由图7-17得到)90cos()30cos(oaaoaaIIII反之，若已知和，则通过和的顶端分别作和的垂直线，两根垂直线的交点和三相对称电压的交点之连接线即为电流相量若将功率表的电压线圈接入电压，电流线圈通入电流，则测出的功率为将瓦特表的电压线圈改接为，电流维持不变，则测出的功率为可以说，用功率表测得的功率和表示电流相量在对应的电压相量上投影的相对值。aaoaoaababIIUUIIUP)30cos()30cos(aaoaoabcbcIIUUIIUP)90cos()90cos(因此我们可以得出如下结论：在三相电路中，用一只功率表或电能表，其电流线圈保持同一相电流，而电压线圈分别加以任意两个不同的线电压，那么功率表的指示值即为此电流相量在两个线电压相量上的投影，两个投影的合成相量即是此电流相量（位置）。二、具体作图方法及步骤在现场绘制相量图（也称六角图）最方便的方法是用两只单相标准表，利用转换开关进行，具体步骤如下：（1）两只标准表接线方式和现场校表接线相同，第一只表接[、]，第二只表接[、]。（2）同时启动两只标准表，转t秒后停标准表，读得第一只表的示值为W1（代表、形成的电能）和第二只表的示值为（代表、形成的电能）。（3）把第一只表的电压线α和第二只表的电压线c互换。（4）再同时启动两只标准表，转t秒后停标准表，读得第一只表的示值为（、）和第二只表的示值为W2（、）。由（2）和（4）得到了（5）画出电压相量、、、和。选取合适的比例，在电压相量上截取W1，在电压相量上截取，通过W1和的顶端分别作和的垂直线，它们相交于Q点，连接即为所求的电流相量，如图7-18所示。（6）再在上截取W2，在上截取，过其顶端作和的垂直线，连接O点至垂直线交点即为所求电流相量。（7）分析电流相位：分析电流相位就是分析接到电能表中第一元件和第二元件的电流是否确实是和。怎样分析电流相位，即电流相位是迟后还是超前相应的相电压，决定于用户负载性质。为了简化问题，我们假定是在感性负载下测量，一般情况下，用户的功率因数较好，即φ角较小，所以电流相量应迟后于相应的相电压一个φ角，这是分析电流相位的重要依据；其次我们假定三相电压的相序是正相序，即a－b一c。分析电流相位时，需注意以下几点：1）若画出的电流相量为负序，说明接线有错误。因为我们假设的是正相序，应将和对调，改为正相序。2）若画出的电流相量是超前就近相电压，例如超前，超前，说明与假定的感性负载不符，应将电流相量分别改为和。3）若画出的两个电流相量不是相差120o，而是相差60o，说明可能有一个电流互感器极性接反了，应将超前相电压的电流反相。（8）电流相位确定以后，电流相量的就近相电压应为，的就近相电压应为，余者为。（9）根据重新确定后的相电压相序，定出相应的线电压，便可找出错误接线了。【例7-4】某高压计量用户，负载为感性，功率因数为0.8～0.9，用两只标准表测得数据见表7-1所示，试用相量图法分析计量表计的接线方式。解：（1）画出、和，画出（）和（），如图7-19所示。（2）根据W1值在上截取60，根据值在上截取310，过60和310处作垂直线，其交点与O点连线即为。（3）同理，由W2值在上截取250，注意是负值（－90），所以应在上（而不是上）截取90，两条垂直线的交点与O点连线即为。（4）分析电流相位：由图上得到超前的角度是240o，显然是负相序，应将、改换为（）、（），使之成为正相序。（5）定电压相序：由于负载是感性，因此超前电流（）的就近相电压应是，超前电流（）的就近相电压为，余者为分析结论：电压元件接线无错误，而电流元件接线有错误，即电能表的错误接线方式为[、]和