三相三线和三相四线有功电能表接线的计量影响及改善对策

三相三线和三相四线有功电能表接线的计量影响及改善对策

电能表作为衡量电能的计量仪器，其技术性要求很高，既要求精确、更要求稳定，并保证长期可靠运行，并且随着我国电力市场的逐步建立和完善，电力系统越来越复杂，作为电力系统重要组成部分的电能表受到了越来越多的关注。在工业用户的电力系统中，电能表从性能上要满足恶劣的工作环境，电压高、电流大、负荷重等条件。随着大庆炼化公司落实国家“十二五规划”提出的节能减排目标，全公司上下正在积极的开展节能工作。然而，电能计量综合误差过大是电能计量存在的一个关键问题，它直接影响着公司的经济利益。因此，努力提高电能计量的综合准确水平，是一项刻不容缓的重要任务。本文通过对三相三线和三相四线有功电能表接线错误接线的分析，希望对减小计量电能误差有所帮助。

二、三相三线有功电能表的正确接线

三相三线制只有三根相线，电能表中有两个计量元件，在一定程度上节约了成本，但其中B相的电流是通过其他两相计算出来的，一旦出现三相负载不平衡的情况，就会导致测量不准确。如图1所示，大写字母A、B、C代表电压的一次侧，小写字母a、b、c代表电压的二次侧，三个电压互感器TV1、TV2、TV3的一次侧与二次侧构成Y/Y型接线，a、b相之间的相电压构成了第一元件的线电压Uab=Ua-Ub，c、b相之间的相电压构成了第二元件的线电压Uab=Uc-Ub。TA1和TA2分别是第一元件和第二元件的电流互感器，Ia、Ic分别为第一元件和第二元件的相电流。①—⑦为两个元件的接线端子，例如①为第一元件的相电流进线端子，③为相电流出线端子，②和④端子构成第一元件的线电压。在接线正确的情况下，三相三线有功电能表测得电量为第一元件和第二元件测得电量之和，即：

当三相电压和电流对称时

Uab=Ubc=Uca=U线

Ia=Ib=Ic=I

当有接线错误或其他计量故障时，有功电能表计量数和实际用电度数之间存在较大误差。

图1 三相三线电能计量装置正确接线图

三、三相三线有功电能表的错误接线分析

在实际的开关柜中线路远比原理图中的线路多，这就加大了接线错误的几率。造成接线错误的主要原因有相序逆序、互感器极性接反等接线错误。其中包括电压相序逆序、电流相序逆序、电压互感器TV回路二次接线错误和电流互感器TA回路二次接线错误。

电压相序：ABC、BCA、CAB、ACB、BAC和CBA共6种情况;

电流相序：Ia、Ic和-Ia、-Ic中任意两个不同相的组合共8种情况;

电压互感器TV：a、b、c相任一相二次侧接反，a、b、c相任两相二次侧接反，a、b、c三相二次侧都接反和正确接法共8种情况;

电流互感器TA：第一元件进出线反接，第二元件进出线反接，第一元件和第二元件进出线都反接，正确接法共4种情况。

由此可以看出，一旦有功电度表接线错误，出现错误的情况组合非常多，有可能是上

述接线错误的一种，也有可能是上述例接线错误的任意组合。可以根据向量图对接线错误情况进行分析。例如，电压相序为CBA;电流相序为[Ia，Ic];电压互感器TV3反接;电流互感器TA2反接。

U1=Uc-Ub

U2=Ua-Ub=Uab

因为电压互感器TV3反接，所以Uc=-Uc

故U1=-（Uc+Ub）=Ua

I1=-Ia，I2=Ic

又因为电流互感器TA2反接，所以I2=-Ic

I1=Ia，I2=-Ic

P=UaIacos+UabIccos（90+）

=（cos-sin）U相I

上式得到的功率明显与正确接法的功率不相等。

同时可以求出更正系数K为：

四、三相四线有功电能表的正确接线

三相四线制在三相三线制的基础上增加一根零线，可以适应与三相不平衡供电和单相供电。三相四线有功电能表接法与三相三相有功电能表接法不同主要表现为是由三个元件构成而且B相电压中增加一个电流互感器TA2，并把三个元件与N线相连，如果漏接了零线，在三相负载不对称时计量会出现偏差。TV1、TV2、TV3和TA1、TA2、TA3分别为三个元件的电压互感器和电流互感器。在接线正确的情况下，三相四线有功电能表测得电量为三个元件测得电量之和，即：

五、三相四线有功电能表的错误接线分析

由于三相四线制比三相三线制多接一个计量元件和一个电流互感器，更加增大了出现接线错误的几率。因为三相四线中B相中增加一个电流互感器，所以电流互感器相序错误情况要比三相三线错误情况多，电压相序和电压互感器错误接线情况与三相三线相同。

电流相序：Ia、Ib、Ic和-Ia、-Ib、-Ic中任意三个不同相的组合，如[Ia，-Ib，-Ic]，共48种情况。

电流互感器TA：第一元件进出线反接，第二元件进出线反接，第三元件进出线反接，任意两个元件反接，三个元件进出线都反接，正确接法共8种情况。

例如，电压相序为CBA;电流相序为[-Ia，-Ib，-Ic];电压互感器TV2反接;电流互感器TA2反接。

U1=Uc，U2=Ub，U3=Ua

因为电压互感器TV2反接，所以Ub=-Ub

I1=-Ia，I2=-Ib，I3=-Ic

又因为电流互感器TA2反接，所以I2=Ib

P=UcIacos（60-）+UbIbcos+UaIccos（60+）

=2U相Icos

同时可以求出更正系数K为：

六、电压与电流向量表快速计算法

假设每一相电路都对称，根据线电压、相电压和电流的正负向量绘制图。其中U’ab=-Uc=Ua+Ub=-U’ba;U’ac=-Ub=Ua+Uc=-U’ca;U’bc=-Ua=Ub+Uc=-U’cb。依照电压、电流向量图列出线电压、相电流和它们之间的夹角的关系表，如表1、表2和表3所示。

表1 A、B相电压与相电流构成的相位角表

相位角 Uab U’ab（-Uc） U’ba（Uc） Uba

Ia 30+ 60- 120+ 150-

-Ia 150- 120+ 60- 30+

Ib 150+ 60+ 120- 30-

-Ib 30- 120 60+ 150+

Ic 90- 180- 90+

-Ic 90+ 180- 90-

表2 B、C相电压与相电流构成的相位角表

相位角 Ubc U’bc（-Ua） U’cb（Ua） Ucb

Ia 90- 180- 90+

-Ia 90+ 180- 90-

Ib 30+ 60- 120+ 150-

-Ib 150- 120+ 60- 30+

Ic 150+ 60+ 120- 30-

-Ic 30- 120- 60+ 150+

表3 A、C相电压与相电流构成的相位角表

相位角 Uac U’ac（-Ub） U’ca（Ub） Uca

Ia 30- 60+ 120- 150+

-Ia 150+ 120- 60+ 30-

Ib 90 180- 90-

-Ib 90- 180- 90+

Ic 150- 60- 120+ 30+

-Ic 30+ 120+ 60- 150-

这样就可以根据实际错接线方式，不画出向量图，通过查阅相位角表，直接列出电能量表达式，从而方便的计算出更正系数。比如三相三线错误接线的例子，第二个元件的电压和电流分别为Uab和-Ic的夹角可以迅速的在表中找出为90+。三相四线错误接线的例子中，第一元件的电压和电流分别为Uc和-Ia的夹角可以迅速的在表中找出为60-，第三元件的电压和电流分别为Ua和-Ic的夹角可以迅速的在表中找出为60+。通过查看相位角表省去了画向量图的麻烦，并且任何一种错误接法产生的电压和电流的夹角都可以在表中找到，提高了计算效率。

七、减小电能表计量误差的措施

由于化工企业大型设备每日负荷量非常大，导致消耗的用电量相当多，为了提高企业的经济效益，必须加强电能量数据质量的要求，保证计量的准确性和可靠性。因此，要采

取相应的措施来降低电能计量的误差。

1.对装表接电人员进行相关内容培训，提高装表接电人员的业务技能，严格按三相四线电能表的接线图进行接线，避免在装表时发生错接线问题。

2.加强对抄表人员的管理。制定抄表路线，要求抄表人员严格按照规定路线每天按时抄表，对不遵循要求的人员进行考核。

3.对电流互感器倍率大的回路，要求抄表人员尽可能抄到电量数的小数点最后一位。对于可以在系统监控后台查看电量的配电所，要求系统管理人员仔细核对每条回路电流互感器的变比，保证与现场一致，为了确保电量的准确性，每个月持续几天对现场电量表和系统监控后台电量进行核对。

4.分析计量装置的误差。积极开展计量装置误差分析，并采取有效的预防措施，以最大限度地挽回经济损失。

5.采用新的现场校验设备，测量电压值、电流值、相位角，以实测数据与电能表运行数据比较，以便快捷、正确地判断其错接线原因，更正错误接线，合理、准确的计量电能。

八、结束语

虽然三相三线和三相四线有功电能表在实际安装和接线中非常复杂，但在安装过程中特别细心会减小错误接线的几率。抄表人员也要按照规定严格执行，只有每一个岗位尽职尽责，才能减少计量电能的误差，保证经济利益。

本文通过对三相三线和三相四线有功电能表接线错误的分析，利用电压与电流向量表

能够快速计算电量误差值和更正系数，希望为以后的研究和相关事件提供某些有价值的参考和借鉴。