淺談相位伏安法檢查電能計(jì)量裝置接線

淺談相位伏安法檢查電能計(jì)量裝置接線

摘 要：相位伏安法是利用相位伏安表及相序表對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中的電能計(jì)量裝置接線進(jìn)行檢查，并根據(jù)所測(cè)得的電壓、電流相量以及他們之間的相位關(guān)系來(lái)判斷接線是否正確的一種方法。本文主要以10kV供電系統(tǒng)中普遍采用的高壓三相三線電能計(jì)量裝置為例，以其正確接線和相量分析為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)單介紹了運(yùn)用相位伏安法檢查電能計(jì)量裝置接線的方法、步驟和有關(guān)注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：相位伏安法 檢查 電能計(jì)量裝置 接線

前 言

電能計(jì)量主要用于電力商品的貿(mào)易結(jié)算和企業(yè)內(nèi)部經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)考核。電能計(jì)量的準(zhǔn)確性直接關(guān)系著發(fā)電企業(yè)、供電企業(yè)和用電客戶的經(jīng)濟(jì)利益。影響電能計(jì)量準(zhǔn)確性的主要因素有兩方面，一是電能計(jì)量器具（包括“兩器一表”）的誤差是否合格；二是電能計(jì)量裝置的接線是否正確。而二者中接線是否正確尤為重要，因?yàn)殄e(cuò)誤接線將造成很大的計(jì)量誤差。因此，如何檢查和更正錯(cuò)誤接線，是電能計(jì)量裝置管理的重點(diǎn)工作，也是電能計(jì)量工作者必須掌握的基本技術(shù)技能和崗位職責(zé)的要求。

檢查電能計(jì)量裝置接線的方法很多，目前，隨著相位伏安表的問(wèn)世，相位伏安法以其功能齊全、安全可靠、測(cè)試準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)捷、易學(xué)易會(huì)、適用范圍廣等諸多優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越受到廣大電能計(jì)量工作者的重視。正確運(yùn)用相位伏安法要求計(jì)量人員必須熟知電能計(jì)量裝置的正確接線及計(jì)量原理，能看懂電壓電流向量圖并進(jìn)行簡(jiǎn)單的相量分析。

1 相位伏安表的使用

相位伏安表是一種既能測(cè)量交流電壓、電流，又能測(cè)量電壓和電流之間相位關(guān)系的電工儀表。

1.1 測(cè)量

測(cè)量前應(yīng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)功能開(kāi)關(guān)正確選擇測(cè)量參數(shù)及量限。測(cè)量交流電壓時(shí)，兩根電壓測(cè)量線中的紅色線對(duì)應(yīng)電能表的電壓極性端，經(jīng)電壓互感器接入式電能表選200V量程，直入式電能表選500V量程；測(cè)量交流電流時(shí)，鉗形電流互感器帶紅色“*”符號(hào)的一側(cè)為電流輸入端，量程應(yīng)根據(jù)電能表標(biāo)定電流選擇。測(cè)量電壓與電流之間的相位角時(shí)，功能開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至[U1I2]位置，電壓測(cè)量線接[U1]端紐，用2# 電流鉗接[I2]端紐，測(cè)量結(jié)果為電流滯后電壓的相位角。

1.2 注意事項(xiàng)

⑴ 不得在測(cè)量過(guò)程中撥插電壓、電流測(cè)量線。

⑵ 測(cè)量電壓不能高于500V。

⑶ 電流、電壓的輸入端與電能表的電流、電壓極性端必須對(duì)應(yīng)接線。

⑷ 測(cè)量參數(shù)[U1I2]時(shí)，對(duì)應(yīng)的測(cè)量端紐為[U1]和[I2]；測(cè)量參數(shù)[I1U2]時(shí)，對(duì)應(yīng)的測(cè)量端紐為[I1]和[U2]。

2 三相三線電能計(jì)量裝置的正確接線及計(jì)量原理

由于電力供應(yīng)中，用電量比重較大的主要是動(dòng)力負(fù)荷，其供電方式多為三相三線的10kV供電系統(tǒng)。所以，該系統(tǒng)中，電能計(jì)量裝置普遍采用三相三線接線方式。

三相三線電能表內(nèi)部有兩個(gè)計(jì)量元件，第一元件應(yīng)接入電壓Uab和電流Ia，第二元件應(yīng)接入電壓Ucb和電流Ic。通過(guò)在向量圖中分析，可知它們各自的相位關(guān)系分別為（30°+φa）和（30°-φc）。電能表計(jì)量的總功率為兩元件計(jì)量功率的代數(shù)和，且正確計(jì)量結(jié)果為：P = UIcosφ。

下面結(jié)合三相三線電能計(jì)量裝置，簡(jiǎn)單介紹如何運(yùn)用相位伏安法檢查接線。

3 相位伏安法帶電檢查電能計(jì)量裝置接線

檢查電能計(jì)量裝置接線，要從電能表計(jì)量原理入手。電能量是用電負(fù)荷消耗有功功率對(duì)用電時(shí)間的積分，而有功功率決定于三個(gè)要素：電壓、電流及它們之間的相位角。所以，檢查接線就是測(cè)量功率的三個(gè)要素，同時(shí)，也可以由此確定錯(cuò)功率表達(dá)式、計(jì)算更正系數(shù)和追補(bǔ)差錯(cuò)電量。

3.1 帶電檢查應(yīng)注意的事項(xiàng)

⑴ 檢查接線應(yīng)遵照有關(guān)規(guī)程的組織措施、安全措施和技術(shù)要求進(jìn)行，防止發(fā)生人身、設(shè)備事故。

⑵ 工作開(kāi)始前，先擬定工作程序，然后按步驟進(jìn)行。

⑶ 檢查接線應(yīng)認(rèn)真、細(xì)致，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)及電能表轉(zhuǎn)動(dòng)情況等做好詳細(xì)記錄，為追補(bǔ)電量的計(jì)算做參考依據(jù)，如：現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)有功電能表反轉(zhuǎn)，計(jì)算其錯(cuò)誤功率及更正系數(shù)都應(yīng)小于零，否則，說(shuō)明檢查結(jié)果或計(jì)算有誤。

⑷ 檢查接線前應(yīng)明確負(fù)載情況：感性或容性、是否對(duì)稱、cosφ的大致范圍，且測(cè)量過(guò)程中，負(fù)載電流、電壓以及cosφ應(yīng)保持基本穩(wěn)定。

3.2 檢查步驟

3.2.1確定b相電壓及電壓相序

根據(jù)三相三線電能計(jì)量裝置中，電壓互感器V/V接線且二次側(cè)b相接地的特點(diǎn)。首先將相位伏安表的一只電壓線夾接地，用另一只電壓線夾依次觸及表尾的三個(gè)電壓端紐，正常時(shí)有兩端紐對(duì)地電壓約為100V，另一端紐對(duì)地為0 V，此相電壓即為b相電壓。

b相電壓確定后，a、c兩相電壓用相序表即可確定。

3.2.2 測(cè)量各線電壓并判斷電壓回路故障

不論電壓相序如何，都可以用相位伏安表的電壓測(cè)量線分別測(cè)量三個(gè)線電壓，正常情況時(shí)，它們近似相等且為100V左右，否則均為電壓回路故障。

電壓回路故障一般有兩種，其一：線電壓出現(xiàn)173V（即100 V），說(shuō)明電壓互感器一次或二次線圈極性接反，這種故障只能停電后檢查確認(rèn)并更正。其二：各線電壓出現(xiàn)很大差異，說(shuō)明電壓互感器一次或二次回路中有斷路故障。

造成電壓回路斷路的常見(jiàn)原因：①電壓回路熔斷器熔斷；②互感器二次接線端紐、接線盒或接線端子排以及電能表表尾接線端紐未緊固或松動(dòng)；③二次導(dǎo)線因受損傷或芯線斷裂；④電能表電壓線圈斷線或引出線開(kāi)焊。

3.2.3 測(cè)量各相電流并判斷電流回路故障

用相位伏安表的鉗形電流互感器分別測(cè)量電能表的兩相進(jìn)線電流I1、I2 ，再將兩相電流線同時(shí)鉗入鉗口中測(cè)量。正常時(shí)，三個(gè)電流值應(yīng)近似相等，否則可能是電流回路出現(xiàn)故障。

電流回路故障一般有三種，其一：電流互感器極性接反或電能表電流進(jìn)出線接反；其二：電流互感器二次回路斷線，此類故障應(yīng)區(qū)別是二次開(kāi)路還是二次電流公用線斷線；其三：電流與電壓相別不對(duì)應(yīng)，如電能表第一元件應(yīng)加Uab電壓，通入Ia電流，若通入Ic就是相別不對(duì)應(yīng)。

3.2.4 測(cè)量電壓與電流的相位關(guān)系

通過(guò)前面的測(cè)量，可以檢查出電能計(jì)量裝置中電壓、電流回路是否存在故障，也確定了接入電能表的三相電壓的順序，即確定了功率的其中一個(gè)要素---計(jì)量元件的電壓。計(jì)量元件的電流如何確定呢？這就要依據(jù)電壓電流向量圖，通過(guò)電壓與電流之間的相位關(guān)系來(lái)確定。

將相位伏安表的功能開(kāi)關(guān)旋轉(zhuǎn)至[U1I2]位置，用兩根電壓測(cè)量線接在前面已測(cè)定的電能表表尾的a、b電壓端紐（注意：紅色線接a相電壓），目的是取電壓Uab為參考相量。用鉗形電流互感器鉗入I1電流線（注意：紅色“*”符號(hào)側(cè)為電流流入），此時(shí)，相位伏安表應(yīng)顯示相應(yīng)的數(shù)值，這個(gè)數(shù)值是I1電流滯后參考相量電壓Uab的角度。通過(guò)可能出現(xiàn)的情況和向量圖分析，即可從圖1的相量關(guān)系中確定I1的實(shí)際電流。正常時(shí)，I1應(yīng)為Ia，且Ia應(yīng)滯后Uab的相位角為（30°+φ），因用電負(fù)荷功率因數(shù)一般在0.8～1之間，其功率因數(shù)角φ在0～40°之間，所以（30°+φ）應(yīng)在30°～70°之間（如圖1）。不正常情況有以下幾種：

⑴ 相位角小于30°，說(shuō)明線路無(wú)功過(guò)補(bǔ)償，可以減少或暫停無(wú)功補(bǔ)償，再測(cè)量。

⑵ I1可能是 -Ic、-Ia或Ic ，如圖1所示，它們滯后Uab的相位角，按順時(shí)針?lè)较蛞来螢椋?0°+φ）、（210°+φ）、（270°+φ）。

圖1 三相三線電能表Uab與各電流間的相量關(guān)系
（略，詳見(jiàn)《電工儀表與公用表計(jì)行業(yè)信息》第6期）

I1電流確定后，再將鉗形電流互感器鉗入I2電流線，與分析I1道理相同，先測(cè)量出I2電流滯后參考相量電壓Uab的角度，在向量圖中確定該位置的實(shí)際電流。例如：正常時(shí)I2為Ic，且Ic應(yīng)滯后Uab的相位角為（270°+φ），當(dāng)負(fù)荷功率因數(shù)為0.866時(shí)，則相位伏安表應(yīng)顯示300。

通過(guò)上述測(cè)量、分析，電能表計(jì)量功率的兩個(gè)要素---計(jì)量元件的電壓、電流確定了。將每一個(gè)計(jì)量元件的實(shí)際電壓、電流相量正確標(biāo)注在電壓電流相量圖中，就可以確定它們各自的相量夾角，即功率的第三個(gè)要素。據(jù)此，可以更改錯(cuò)誤接線并計(jì)算更正系數(shù)。

下面對(duì)更改錯(cuò)誤接線及計(jì)算更正系數(shù)做幾點(diǎn)說(shuō)明：

⑴ 更改錯(cuò)誤接線前，必須將電流互感器二次回路短接良好，嚴(yán)防開(kāi)路；將電壓互感器二次回路斷開(kāi)或?qū)㈦妷壕�頭做好絕緣，防止短路。

⑵ 改完錯(cuò)誤接線后，要將應(yīng)該恢復(fù)的部位全部恢復(fù)好，如電流短路片（線）全部拆除。然后再用相位伏安法復(fù)查更改后的接線是否正確。

⑶ 計(jì)算更正系數(shù)時(shí)，電能表兩個(gè)計(jì)量元件所計(jì)量的功率分別是：每個(gè)元件所加電壓相量的大小和流入電流相量的大小，以及它們相量角的余弦值的乘積。