基于PEC-H3A校驗儀的三相四線電能表防誤接線方法分析

0引言

電能是當今社會生產(chǎn)生活的主要能源,電能表作為用戶用電量的計量工具雖然是自動計量電能,但接線是從業(yè)人員人工操作安裝的,所以接線質量因人而異。如何在大量的裝表工作中保持電能表安裝的正確性是一個值得研究的問題。從現(xiàn)場反饋的數(shù)據(jù)來看,三相四線電能表的接線非常容易出錯。電能表接線如若出錯,就會直接導致電能計量不準,影響電費的正確結算。為應對此種情況,即在保障工作量的情況下還要保證工作質量,杜絕人為因素導致的接線問題,十分有必要提供一套防誤接線分析方法,讓現(xiàn)場作業(yè)人員按圖索驥即可^[1]。

1 三相四線電能表概述

1.1 電能表接線原理

三相四線電能表接線較為復雜,如圖1所示,A、B、C、D四根電線分別為入戶的三相電線及N線,序號①~⑨分別對應三相電能表A、B、C三根相線的端口接線柱,⑩表示接N線的兩個接線柱。由于電能表就是用來測量三相電流和電壓的裝置,所以其內(nèi)部就相當于內(nèi)置了三組電流互感器和三組電壓互感器。對于電流互感器,A、B、C三相進線的接線方式相同,本文對于接線方式的講解就以A相進線為例。

由于電流是通過電流互感器測得的,A相進線是電流互感器的一次側,因此需要將A相線接入電流互感器一次側的一端,再從一次側另一端將該相線接引出來,這樣形成一個串聯(lián)的回路,與之對應的具體接線形式就是:A相線進戶前先接①端口接線柱,再從③端口接線柱引出來,A相線進入用戶側。對于電壓互感器則需要并聯(lián)接入,因此需要一個接地點即接N線,具體接線方式就是從A相線接一根電壓采集點至端口②作為電壓互感器的一次側進線,再在其一次側另一端接到端口⑩,通過端口⑩接N線形成回路。在實際作業(yè)中,電能表①②端口的接線柱是短接起來的,這樣就不用額外接線作為電壓的一次側輸入。因此,實際工作中三相四線電能表正確的接線就是A相線由端口①進入三相電能表后從端口③接入三相電能表;B相線由端口④進入三相電能表后從端口⑥接入三相電能表;C相線由端口⑦進入三相電能表后從端口⑨接入三相電能表^[2—3]。

1.2 接錯線的影響

三相電能表對電能的計量實際上就是通過每相測得的電流和電壓計算出功率,再乘以時間計算出具體的電能。功率計算公式如下:

式中:U_A、U_B、U_C分別為A、B、C三相電壓;I_A、I_B、I_C分別為A、B、C三相電流;φ_A、φ_B、φ_C分別為A、B、C三相電流電壓夾角。

由該公式可知,三相電能表的總功率為單相功率之和,單相功率的計算為每相的電流乘以各自的電壓再乘以其功率因數(shù)。如果接線出現(xiàn)錯誤,就會使計算的數(shù)值與實際不符,因此會出現(xiàn)電能計量的錯誤,這將嚴重影響電費計價的正確性。

2 PEC—H3A校驗儀概述

2.1 PEC—H3A校驗儀簡介

PEC—H3A校驗儀是一款由北京同德創(chuàng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的便攜式三相電能表校驗儀,如圖2所示,其除了表體主體,還有三根電流鉗表以及三根電壓測量線。該校驗儀功能強大,本工作只用到其測量U、I、P、Q、φ、F等電工參數(shù)的基本功能。

2.2 PEC—H3A校驗儀使用方法

針對PEC—H3A校驗儀的使用,首先使用前要對儀器的外觀、合格證、試驗證進行檢查,確保其功能正常。然后進行接線,將測量電壓的四根表筆分別插入校驗儀電壓輸入端口的黃、綠、紅、黑四個端口,再 將測量筆依次接入A、B、C、D三相出線端,同樣,將電 流鉗表分別插入校驗儀電流輸入端口的黃、綠、紅三個端口,再分別將表筆按進線方向鉗在表后的A、B、C三根相線上。此時,調整校驗儀相應模式就會輸出所測量的表后三相電壓、電流、功率等;并且會輸出六角圖,根據(jù)現(xiàn)場的六角圖可判斷接線是否正確。通常正確接線的六角圖如圖3所示。

如圖3所示,正確接線的六角圖以A相電壓為基準0°,U ?_A、U ?_B、U ?_C三相電壓應該順時針排列且大約互成120°角,I ?_A、I ?_B、I ?_C三相電流也應該順時針排列且大約互成120°角。且由于用戶負荷多為感性負荷,因此電流通常滯后電壓一個角度即φ_A、φ_B、φ_C,且角度φ_A、φ_B、φ_C大致相等。

3 常見接線錯誤分析及防控措施

前文介紹了PEC—H3A校驗儀的使用,可以知道該校驗儀能夠輸出表后線路的電壓電流六角圖,而六角圖能夠直觀地反映接線是否正確,只要對比校驗儀所顯示的六角圖與正確接線六角圖就可以輕松判斷出本次安裝接線是否正確。對于一些常見錯誤接線,六角圖所展示的相量關系并不相同,電力工作者不僅要會判斷接線是否正確,還要根據(jù)錯誤接線的六角圖判斷接線出現(xiàn)了何種問題,并做出改正即防誤接線。下文對實際現(xiàn)場遇到的部分常見接線錯誤進行了總結分析。

分析一:某次測量得到的六角圖如圖4所示。

首先第一眼看去,本次測量所得六角圖與正確接線六角圖有很大區(qū)別,因此初步確認接線出現(xiàn)錯誤。接著根據(jù)具體測量數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)性分析,本次測量線電壓U₁₂=U₂₃=U₃₁=379V,相電壓U₁=U₂=U₃=219 V,且結合圖中電壓相量可知電壓相序為正相序。儀器測得電流I₁=4.7 A,I₂=5.1 A,I₃=5 A,且測量的電流互感器三相變比均為30:1,本次測量的基準電壓取黃色表筆的測量值即U₁。I₁滯后U₁的夾角φ₁為20.1°,I₂滯后U₁的夾角φ₂為322.1°,I₃滯后U₁的夾角φ₃為261.3°。換算可得φ_A=20.1°,φ_B=202.1°,φ_C=21.3°。

綜合判斷,由于電壓相位正確,其接線正確,由基準電壓得到的φ_A、φ_B、φ_C與原本應該相差不大,結果卻是φ_B與正確值相差了180°,由此可以判斷出是B相接線反了。此時現(xiàn)場工作人員就可將B相電流進線和出線調轉一下接線順序以改正誤接線。

分析二:某次測量得到的六角圖如圖5所示。

首先還是與正確六角圖對比發(fā)現(xiàn)差距較大,初步斷定接線錯誤,再仔細分析測量的數(shù)據(jù)。本次測量 相電壓U₁=413 V,U₂=241 V,U₃=412 V,儀器檢測相序 為正,儀器測得電流I₁=4.9 A,I₂=4.8 A,I₃=4.6 A,且測量的電流互感器三相變比均為30:1,本次測量的基準電壓取黃色表筆的測量值即U₁。I₁滯后U₁的夾角φ₁為39.1°,I₂滯后U₁ 的夾角φ₂為156.5°,I₃滯后U₁ 的夾角φ₃為279.4°。

綜合分析可知,本次測量的A、B、C三相電流為順時針排列且大約互成120°角,無問題。由測量的電壓值可知U₁、U₃為線電壓,U₂為相電壓,根據(jù)相量圖5中電流相位標記的A、B、C三相相電壓相量可以得知線電壓U₁、U₃相位正確,但相電壓U₂反向,故判斷為B相電壓相線與中性線接反了。此時現(xiàn)場工作人員就可將B相電壓進線和中性線調轉一下接線順序以改正誤接線。

分析三:某次測量得到的六角圖如圖6所示。

與正確六角圖對比發(fā)現(xiàn)差距較大,初步斷定接線錯誤,進而分析測量數(shù)據(jù)。本次測量線電壓U₁₂=U₂₃=U₃₁=382V,相電壓U₁=U₂=U₃=221V,儀器檢測相序為逆,儀器測得電流I₁=4.9 A,I₂=5.1 A,I₃=4.7 A,且測量的電流互感器三相變比均為30:1,本次測量的基準電壓取黃色表筆的測量值即U₁。I₁滯后U₁的夾角φ₁為309°,I₂滯后U₁的夾角φ₂為251.2°,I₃滯后U₁的夾角φ₃為197.4°。

綜合分析可知,由于電壓相序為逆,且元件一的電壓為U_A,因此可以判斷U₁=U_A,U₂=U_C,U₃=U_B, 電流互感器變比一致表示正常,由于圖3中無I₁這條電流相量,且I₁相量與圖3中的I_B大致反向,可以斷定I_B接線反了。同理可得I_A接線也反了,因此此時有三點錯誤需要改正:一是調換元件二和元件三的接線位置,二是調換B相電流進出線方向,三是調換A相進出線接線方向。

4結束語

本文首先介紹了三相四線電能表及其工作原理和接線順序,其次介紹了一款本單位現(xiàn)場用作三相四線電能表防誤校核的工具,即PEC—H3A校驗儀,詳細介紹了該儀器的性能及使用方法,并且還針對性地給出了使用該儀器進行防誤接線校核時的判斷標準,即對比正確接線時的電流電壓相位關系六角圖。最后,根據(jù)實際工作數(shù)據(jù),本文給出了三種常見的接線錯誤,將這三種接線下的六角圖與標準圖進行對比,找出不同點并判斷出每種不同點對應的誤接線情況,以便根據(jù)判斷結果做出接線修正,成功高效地防止了三相四線電能表的誤接線。

[參考文獻]

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[3] 張強,于寧,崔暉,等.基于大數(shù)據(jù)的三相電能表錯接線識別軟件的設計實現(xiàn) [J]. 電測與儀表,2018,55 (6):110—115.

2024年第16期第4篇