三相三线有功电能表电量分析与补算

技 术 交流 三相三线有功电能电量与补算 蒋秀芹，雷光耀 (河南油田水 电厂 ，河南 南阳 473132) [摘要] 通过对三相三线有功电能表计量原理和接线方式的分析，详细计算了接线回路不同故障时求取真实电量 的补算 系数，并阐述 了电量的补算方法。 关键词 电能表 接线故障 电量分析 补算 在电力系统中，电能的生产、传输、分配和使用等 各环节都离不开电能计量。各地变电站进出线及用户都 装有电能计量装置，以三相三线二元件有功电能表最为 普遍，它的准确与否关系到供电部门的经济效益和用户 的切身利益。正常情况下，只要安装时接线正确，互感 器准确度、容量等满足要求，并定期对其进行维护、检 定，其计量准确性不容置疑，但当计量装置某电压回路 断线、电流回路短路或开路时，电能计量会相应减少。为 了获取在回路故障期间的真实电量，可根据实计电量、 具体的接线方式及线路 (或用户)的功率因数，找出其 补算系数，计算合理的真实电量，保证供电部门和用户 的利益。 1三相三线二元件电能表接线方式及分析 三相三线有功电能表在运行中接线方式大体可分为 两种：一种是顺相序接线，一种是逆相序接线。 收稿 日期 ：2007—01—12 作者简介：蒋秀芹 (1963一)，电气工程师，长期从事电气 设备检修工作。 1．1顺相序接线方式 该接线方式有3种，电能表的二元件分别接入三相 电源的两相电流和两路线电压，即I：c，A、 。，，。、Uo。)、 Ⅱ：(JB、U8c，JA、UAc)、Ⅲ=(Jc、UcA，J8、uBA)3种 形式。第 1种形式的原理接线图如图 1所示， Ⅱ、m两 种形式接线类似。 在三相电压对称、负荷平衡条件下，其电压与电流 的向量关系如图2所示，计量的有功电量分别为： wi= + = B，A cos(30。+．1f，)．，+ 8厶 cos(30 一 ．1f，)．，=,／3Ulcos~．， Ⅱ= + =UBcIB~os(30 +．1f，)·f+ c厶cos(30 一 )．，：-~r3U!cos~v．f Whl Wh2 __∈ I - I J 图1原理接线图 站 图4 雅桃线故障时距离保护示意图 可能造成距离保护误动的主要原因，因此可以用距离 保护定值乘以一个小于1的系数k来加以矫正。即适当 缩小距离保护的范围，再加上可能误动的那部分范围， 从而使总的保护范围满足要求。k的大小与棠雅线、雅 桃线、}}1主变的阻抗以及 }}1主变的负载有关。通过各 项参数的综合考虑，取k=O．9，距离保护定值如表2所 表2雅桃线和棠雅线修正后定值 雅桃线 棠雅线 线路长度／km 正序阻抗／0 霉序阻抗／0 距离 I段／0 距离II段／0 5 56 0．08+0．243j 0．24+0．728j 0 508 1．062 10．2 0．147+0．429j 0 441+1．286j 0 572 1．215 68 I WWW．chinaet．net I电工技术 示 。 将表2所示的定值设为定值区2，对应于图2所示 的运行方式。将表1所示的定值设为定值区1，对应于 图1所示的运行方式。当运行方式改变时，转化相应的 定值区。 4结束语 根据修正后的定值，棠雅线在改造期间未受运行方 式改变的影响，一直安全稳定运行，未出现保护装置误 动或拒动现象，保证了向棠下站可靠供电。 参考文献 [1】毛锦庆．电力系统继电保护实用技术问答 (第2版)．北京： 中国电力出版社，1999 [2】王维俭．电气主设备继电保护原理与应用 (第2版)．北京： 中国电力出版社，2002 【3】贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理 (第3版)．北京： 中国电力出版社，1998 甲J = + = 厶 cos(30。+ ·f+ A厶cos(30。一 ，f=,]3UIcos。f 由以上分析计算中可知，在顺相序接线时上述3种 方式计量的电能均为三相电路的有功电量，但在负载 (或线路)功率因数不等于1时，电能表中2个元件的转 矩是不同的。 由以上公式可知，第一元件为慢相，第二元件为快 相，因此当表计在运行中有电压断线或电流断线时，应 根据线路 (或用户)的平均功率因数和表计中哪一元件 断线来补算电量。 1．2逆相序接线方式 逆相序接线方式与上述顺序接线方式一样有3种， 在三相电压对称、负荷平衡条件下其线电压与电流的向 量关系如图2所示。 图2电压与电流的向量关系 根据接线方式和向量关系，可以得到3种接线方式 有功电量的代数表达式分别为： = + = cos(30 一 )·t+ 厶cos(30。+ )，t Ⅱ= + = Blc cos(30 一 )·t+ 厶cos(30。+ )．t Wm= + = c厶 cos(30 一 )．t+u ， cos(30。+ )，t 由上式可知，当功率因数不等于1时，逆相序的二 元件获取转矩大小与顺相序时的二元件获取转矩大小相 反，即第一元件变为快相，第二元件变为慢相。 因此，当表计在运行中有电压断线或电流断线时， 应根据表计的接线方式 (即顺相序和逆相序)、线路 (或 用户)的平均功率因数和表计中哪一元件断线来补算电 量，不能一概而论。 2三相三线二元件电能表电量补算方法 由以上的分析可知，真实电量等于实计错误电量乘 以某一系数，(，，(值的大小与电能表的接线方式等因素 有关，下面就不同情况进行分析，求取系数，(。 2．1顺相序接线方式 2．1．1第一元件断线 在此情况下，三相三线表只有第二元件有转矩，实 技 术 交 流 计的电量为 ： = 。 c。s(30 仁吉( +tan~,)U1c。s K= ~／3Ul~os~／．t 2 [6／3+tanc／)Ulcos~／．d／2一 2．1。2中相断线 在此情况下实计的电量为： =三 c厶cos(30。一 H c^os(30~+ f ： X／3 U／c0s ．f ： ：!：：2 A=— =————————’：Z (43U1cos·t)／2 2．1。3第二元件断线 在此情况下，三相三线表只有第一元件有转矩，实 计的电量为 ： = a厶cos(30。+ )·，： (√ 一tan9')UIcos 。f √3 c0s ·f 243 A ； ——— =———————————— ————————7一 ： —·= ——————一 【(43一taIl )【 c0s ·f】／2 √3-tan~ 2。2逆相序接线方式 (1)第一元件断线时与顺相序第二元件断线时情况 一 样。 ： ；兰塑 43——tangr (2)中相断线时与顺相序接线相同。 ，(：2 (3)第二元件断线时与顺相序第一元件断线时情况 一 样。 ： ； √3+tangr 3电量补算方法说明 根据以上的分析计算可知，三相三线有功电能表两 个元件的转矩随线路 (或用户)的功率因数不同而不同， 顺相序与逆相序接线时第一元件断线与第二元件断线时 的补算电量所乘的系数也不同，而且在数值上相差较 大，因此计量表计断线时，应测定实际的相序并根据不 同的断线情况来计算故障状态下的补算系数，(值，从而得 到实际电量。 上述电能表的电量补算方法用于三相电压对称、负 荷平衡且线路 (或用户)功率因数变化较小时计算所得 真实电量较为准确，而实际运行中三相负荷不可能完全 平衡，补算后所得电量与真实电量之间存在一定误差， 因此应尽快排除故障，以确保电能的正确计量。 参考文献 【1】水电部教育司培训教材编写组．电度计量．水利电力出版社， 1984．7 q13：tt：$,J 2007 J 5期 J 69