淺談相位伏安法檢查電能計量裝置接線

淺談相位伏安法檢查電能計量裝置接線

摘 要：相位伏安法是利用相位伏安表及相序表對現(xiàn)場運行中的電能計量裝置接線進行檢查，并根據(jù)所測得的電壓、電流相量以及他們之間的相位關系來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量裝置為例，以其正確接線和相量分析為基礎，簡單介紹了運用相位伏安法檢查電能計量裝置接線的方法、步驟和有關注意事項。

關鍵詞：相位伏安法 檢查 電能計量裝置 接線

前 言

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

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

1 相位伏安表的使用

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

1.1 測量

測量前應通過旋轉(zhuǎn)功能開關正確選擇測量參數(shù)及量限。測量交流電壓時，兩根電壓測量線中的紅色線對應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；測量交流電流時，鉗形電流互感器帶紅色“*”符號的一側(cè)為電流輸入端，量程應根據(jù)電能表標定電流選擇。測量電壓與電流之間的相位角時，功能開關旋轉(zhuǎn)至[U1I2]位置，電壓測量線接[U1]端紐，用2# 電流鉗接[I2]端紐，測量結果為電流滯后電壓的相位角。

1.2 注意事項

⑴ 不得在測量過程中撥插電壓、電流測量線。

⑵ 測量電壓不能高于500V。

⑶ 電流、電壓的輸入端與電能表的電流、電壓極性端必須對應接線。

⑷ 測量參數(shù)[U1I2]時，對應的測量端紐為[U1]和[I2]；測量參數(shù)[I1U2]時，對應的測量端紐為[I1]和[U2]。

2 三相三線電能計量裝置的正確接線及計量原理

由于電力供應中，用電量比重較大的主要是動力負荷，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)部有兩個計量元件，第一元件應接入電壓Uab和電流Ia，第二元件應接入電壓Ucb和電流Ic。通過在向量圖中分析，可知它們各自的相位關系分別為（30°+φa）和（30°-φc）。電能表計量的總功率為兩元件計量功率的代數(shù)和，且正確計量結果為：P = UIcosφ。

下面結合三相三線電能計量裝置，簡單介紹如何運用相位伏安法檢查接線。

3 相位伏安法帶電檢查電能計量裝置接線

檢查電能計量裝置接線，要從電能表計量原理入手。電能量是用電負荷消耗有功功率對用電時間的積分，而有功功率決定于三個要素：電壓、電流及它們之間的相位角。所以，檢查接線就是測量功率的三個要素，同時，也可以由此確定錯功率表達式、計算更正系數(shù)和追補差錯電量。

3.1 帶電檢查應注意的事項

⑴ 檢查接線應遵照有關規(guī)程的組織措施、安全措施和技術要求進行，防止發(fā)生人身、設備事故。

⑵ 工作開始前，先擬定工作程序，然后按步驟進行。

⑶ 檢查接線應認真、細致，對測量數(shù)據(jù)及電能表轉(zhuǎn)動情況等做好詳細記錄，為追補電量的計算做參考依據(jù)，如：現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有功電能表反轉(zhuǎn)，計算其錯誤功率及更正系數(shù)都應小于零，否則，說明檢查結果或計算有誤。

⑷ 檢查接線前應明確負載情況：感性或容性、是否對稱、cosφ的大致范圍，且測量過程中，負載電流、電壓以及cosφ應保持基本穩(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。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電壓端紐，正常時有兩端紐對地電壓約為100V，另一端紐對地為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量線分別測量三個線電壓，正常情況時，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并更正。其二：各線電壓出現(xiàn)很大差異，說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；③二次導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焊。

3.2.3 測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量電能表的兩相進線電流I1、I2 ，再將兩相電流線同時鉗入鉗口中測量。正常時，三個電流值應近似相等，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出線接反；其二：電流互感器二次回路斷線，此類故障應區(qū)別是二次開路還是二次電流公用線斷線；其三：電流與電壓相別不對應，如電能表第一元件應加Uab電壓，通入Ia電流，若通入Ic就是相別不對應。

3.2.4 測量電壓與電流的相位關系

通過前面的測量，可以檢查出電能計量裝置中電壓、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要素---計量元件的電壓。計量元件的電流如何確定呢？這就要依據(jù)電壓電流向量圖，通過電壓與電流之間的相位關系來確定。

將相位伏安表的功能開關旋轉(zhuǎn)至[U1I2]位置，用兩根電壓測量線接在前面已測定的電能表表尾的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“*”符號側(cè)為電流流入），此時，相位伏安表應顯示相應的數(shù)值，這個數(shù)值是I1電流滯后參考相量電壓Uab的角度。通過可能出現(xiàn)的情況和向量圖分析，即可從圖1的相量關系中確定I1的實際電流。正常時，I1應為Ia，且Ia應滯后Uab的相位角為（30°+φ），因用電負荷功率因數(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°，說明線路無功過補償，可以減少或暫停無功補償，再測量。

⑵ I1可能是 -Ic、-Ia或Ic ，如圖1所示，它們滯后Uab的相位角，按順時針方向依次為（90°+φ）、（210°+φ）、（270°+φ）。

圖1 三相三線電能表Uab與各電流間的相量關系
（略，詳見《電工儀表與公用表計行業(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際電流。例如：正常時I2為Ic，且Ic應滯后Uab的相位角為（270°+φ），當負荷功率因數(shù)為0.866時，則相位伏安表應顯示300。

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

下面對更改錯誤接線及計算更正系數(shù)做幾點說明：

⑴ 更改錯誤接線前，必須將電流互感器二次回路短接良好，嚴防開路；將電壓互感器二次回路斷開或?qū)㈦妷壕�頭做好絕緣，防止短路。

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

⑶ 計算更正系數(shù)時，電能表兩個計量元件所計量的功率分別是：每個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。