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现场电流互感器错误接线对计量影响的分析

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随着电力工业的飞速发展,电力行业从计划经济逐步走向市场经济,电能计量装置作为“公平秤”,其作用越来越重要。准确计量电能除了采用高准确度的计量装置外,还必须减少电能计量装置错误接线造成的电量不准。一旦发生错误接线必须分析对计量的影响,进行追补电量的计算,挽回经济损失。
  1 故障对计量影响的分析步骤
  a.首先测故障电路的参数,根据实测数据判断错误接线的类型。
  b.分析故障电路,求出故障时与故障排除后参数间的相互关系。
  c.根据错误接线性质,结合相量图和实际功率因数,写出错误功率表达式P',求更正系数G,即:
式中P——正确功率表达式;
  P'——错误功率表达式。
  d.计算出错误接线期间的实际电量W0=GW,其中W0为错误接线期间的实际电量,W为错误接线期间的抄见电量。
  e.求出追补电量ΔW=W0-W,ΔW为错误接线期间的追补电量。
  2 三相三线计量方式
  三相三线计量方式下正确的有功功率为:
  

  2.1电流互感器极性反接
  2.1.1电路分析
  假设A相电流互感器极性反接,接线图和电流相量图见图1。

    
  元件2电流滞后电压的角度φ'2=30°-φc。
  2.1.2更正系数及追补电量
  A相电流互感器极性反接的有功功率为:
  
  同理可算出,C相电流互感器极性反接的更正系数为:
  
  A相电流互感器极性反接电能表所计电能为正的电能值,C相电流互感器极性反接电能表所计为负的电能值,但抄表时一般将其绝对值作为错误接线期间抄见电量。
  
  实际电量W0=GW=3.56W,为抄见电量的3.56倍。
  追补电量ΔW=W0-W=2.56W,为抄见电量的2.56倍。
  2.2电流互感器极性反接且公用线断开
  若其中一相电流互感器极性反接,公用线电流增大为原来的3倍,如不及时改正,公共线将会因过载而烧断,计量装置计量的电能比实际电能更少。
  2.2.1电路分析
  假设A相电流互感器极性反接且公用线断开,等效电路原理见图2。

  在不考虑电流互感器饱和工作时Z0为常数,从E、F往左看,因为电流源开路,内阻抗为Z2、ZH、Z0之和,因为Z2、ZH比Z0小得多,所以ZEF左≈Z0,UEF左≈-IaZ0=-Ea。
 
  简化等效电路图及相量图见图3。

  -Ea单独作用,其回路电流:

  根据叠加原理可得:
  
  
  2.2.2更正系数及追补电量
  在对称工作时,φb=φ,A相电流互感器极性反接引起公用线断开,错误接线状态下的功率为:
  

  同理可算出C相电流互感器极性反接且公用线断开时的更正系数为:

  C相电流互感器极性反接引起公用线断开,电能表从断开前反向计量变为正向计量,所计电能为正的电能值;A相电流互感器极性反接引起公用线断开,电能表从正向计量变为反向计量,期间所计电能为负的电能值,以其绝对值作为抄见电量。
  实际电量W0=GW=7.12W,为抄见电量的7.12倍。
  追补电量ΔW=W0-W=6.12W,为抄见电量的6.12倍。
  3 三相四线计量方式
  低压三相四线计量方式电流互感器采用完全星形接线。三相电路对称时,正确的有功功率为:
  
  3.1一相电流互感器极性反接
  3.1.1电路分析
  假设A相电流互感器极性反接,其接线图和电流相量图见图4。

  A相电流I'a为-Ia,其余两相电流保持不变。公用线电流In的值为其它相电流的2倍。同理可知,只要任一相电流互感器极性反接,公用线电流增大为相电流的2倍。
  3.1.2更正系数及追补电量
  电流互感器极性反接时有功功率为:

  实际电量W0=GW=3W,为抄见电量的3倍。
  追补电量ΔW=W0-W=2W,为抄见电量的2倍。
  同理可知,其它相电流互感器极性反接与A相相同。只要三相电路对称,不论功率因数多大,追补电量为抄见电量的2倍。
  3.2一相电流互感器极性反接且公用线断开
  假设A相电流互感器极性反接且公用线断开。
  3.2.1电路分析
  简化等效电路图和相量图见图5。

  根据节点电位法可得:
  
  
  根据余弦定理:
  
  3.2.2更正系数及追补电量
  通过电能表的功率为:
  
  更正系数为:
  
  追补电量ΔW=W0-W=2.66W,为抄见电量的2.66倍。
  同理可知,其它相电流互感器极性反接引起公用线断开与A相相同。
  4 总结
  不论三相三线计量方式还是三相四线计量方式,电流互感器极性反接都使公用线电流增大,电能表少计电量,若不及时更正,公用线将因过载而烧断,使所计电量进一步减少。
  三相电路对称时,三相三线计量方式更正系数及追补电量与功率因数有关,因此,有必要对用户的平均功率因数进行计算,以备使用
  参考文献
  〔1〕万红宇,靳维武,等.电能计量故障接线一例分析〔J〕.电测与仪表,2002,(11).
  〔2〕彭平,彭黎迎,朱晓慧.交流电能表检定装置的检定与维修〔M〕.北京:中国计量出版社,1997.