電能表與互感器課件

第五章電能表與互感器電能計量裝置的作用：①電力市場中作為電能量貿(mào)易結(jié)算依據(jù)；②發(fā)電廠用于計量廠用電量；的電能成本；電能計量裝置的主要部件：①計量用電流互感器、電壓互感器；②電能表；③互感器與電能表之間的二次回路。電能計量裝置的附屬部件：①試驗(yàn)接線盒；②失壓斷流計時儀；③鉛封；④電能計量箱(柜);⑤電能量集抄設(shè)備。按相別及接線方式，分為單相表、三相三線兩元件表和三相四線三元件表。按電能種類，分為有功電能表、無功電能表、直流電能表。按電壓等級，分為高壓表、低壓表兩種。按電流測量范圍，分為直通表和經(jīng)電流互感器接入兩種。按準(zhǔn)確度等級，分為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0級。按結(jié)構(gòu)原理，分為感應(yīng)式電能表、全電子式電能表、機(jī)電一體化電能表。按測量功能，可分為分時計費(fèi)（復(fù)費(fèi)率）電能表、最大需量電能表、預(yù)付費(fèi)電能表、集抄電能表、多功能電能表。電能表分類

1、驅(qū)動元件：產(chǎn)生轉(zhuǎn)動力矩的元件。包括電流電磁鐵和電壓電磁鐵。電流電磁鐵由“U”字形鐵心和電流線圈（導(dǎo)線粗，匝數(shù)少）組成，電流線圈與負(fù)載串聯(lián)，通過負(fù)載電流。電壓電磁鐵由橫“日”字形鐵心和電壓線圈（導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多）組成，電壓線圈與負(fù)載并聯(lián)（電感性很強(qiáng)），承受負(fù)載電壓，始終帶電。2、轉(zhuǎn)動元件：由鋁制園盤和轉(zhuǎn)軸組成。驅(qū)動元件所產(chǎn)生的交變磁通穿過鋁盤，在鋁盤上產(chǎn)生渦流，該渦流又和產(chǎn)生它的磁通相互作用，產(chǎn)生電磁力驅(qū)使鋁盤轉(zhuǎn)動。3、制動元件：產(chǎn)生反作用力矩的元件。是一個永久磁鐵。

鋁盤轉(zhuǎn)動時，永久磁鐵的磁場切割鋁盤并在鋁盤中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流和永久磁鐵的磁場相互作用，產(chǎn)生反作用力矩。4、積算機(jī)構(gòu)：用來計算鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)并將轉(zhuǎn)數(shù)變換為被測電能的千瓦小時數(shù)。包括轉(zhuǎn)軸上的蝸輪、蝸桿及一套齒輪和字輪。通常稱為計度器。

G-蝸桿；A-蝸輪；B、D-主動輪；C、E-從動輪；1~4-橫軸；5-進(jìn)位輪；6-長齒；7-短齒；8-梢齒；9-槽齒；10-轉(zhuǎn)軸鋁盤轉(zhuǎn)動原理

單相電能表的接線方式直接接入式圖經(jīng)互感器接入式圖注：P72圖5-2有錯誤互感器在電力系統(tǒng)的作用

在計量大電流線路的電能時，可按電流互感器的變比ki來減小電流；在計量高電壓線路的電能時，可按電壓互感器的變比ku來降低電壓；使接到互感器二次側(cè)的電能表能夠安全、準(zhǔn)確地計量電能。此時所計電能量W為：W=(本月抄見數(shù)-上月抄見數(shù))×ki×ku盡管一次電流與電壓有各種不同的值，但通過合理選擇互感器的變比，可使電流互感器二次額定電流統(tǒng)一為5A（330kV及以上線路為1A），使電壓互感器的二次額定線電壓統(tǒng)一為100V，這樣可使電能表制造規(guī)格單一化、標(biāo)準(zhǔn)化，同時降低的表耗，使電能表校驗(yàn)及資產(chǎn)管理時的程序簡單化、規(guī)范化?；ジ衅鬟€能降低對電能表的絕緣要求，保證在測量回路上工作的人員安全地與高電壓大電流隔離?！?-5儀用互感器一、電流互感器簡介電流互感器的一次繞組與被測電路串聯(lián)，二次繞組與電能表的電流線圈串聯(lián)。電能表的電流線圈內(nèi)阻很小，所以電流互感器相當(dāng)于二次短路運(yùn)行的變壓器。電流互感器的接線電流互感器的使用與選擇1、低壓供電客戶的負(fù)荷電流為50A以上時，電能表不宜直通，應(yīng)采用電流互感器接入方式。2、選擇電流互感器的一次額定電流，就是選擇額定變比，應(yīng)保證其在正常運(yùn)行中的實(shí)際負(fù)荷電流達(dá)到額定值的60%左右，至少應(yīng)不小于30%。

3、電流互感器二次連線須用單芯銅線，不能太長太細(xì)，截面積不少于4平方毫米。4、電流互感器運(yùn)行中二次不允許開路。5、電流互感器接線必須按減極性連接。6、高壓電流互感器K2端要可靠接地。

鉗形電流表

P85圖5-12交直流兩用鉗形表P85圖5-13

二次連線電阻上的壓降為

I、II類用于貿(mào)易結(jié)算的電能計量裝置中的電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.2％；其它電能計量裝置中電壓互感器二次回路電壓降應(yīng)不大于其額定二次電壓的0.5％。

(a)三相三線兩元件表三相三線制計量三相感應(yīng)式

電能表的結(jié)構(gòu)(b)三相四線三元件表三相四線制計量§5-2三相有功電能表電子式電能表原理框圖與計量單元接口電壓監(jiān)控時鐘數(shù)據(jù)存儲器時鐘電池負(fù)荷曲線存儲器LED報警電子狗按鈕參數(shù)存儲器抄表電池備份數(shù)據(jù)存儲器LCD顯示器RS485通訊接口檢測輸出監(jiān)控輸出脈沖輸出吸附紅外通訊接口遠(yuǎn)紅外通訊接口主數(shù)據(jù)處理器SPI管理單元一、三相三線有功電能表的接線方式

原理圖相量圖

ūaūbūCⅰcⅰaūabūcbΦc

ΦA(chǔ)

三相三線有功電能表現(xiàn)場接線----直通式低壓三相三線有功電能測量-----經(jīng)互感器接入式主要用途：必須同時配接電壓互感器和電流互感器，計量35KV、10KV高壓供電的大容量電力用戶的用電量。接線方式：兩個電流互感器四線連接，有各自獨(dú)立的二次回路；兩個電壓互感器V/V連接。三相三線有功電能表的現(xiàn)場接線

原理圖、相量圖及計算式

ūaūbūcⅰaⅰcⅰbΦ

Φ

Φ

二、三相四線有功電能表的接線方式

電流互感器二次通過實(shí)驗(yàn)接線盒接線用于110kV及以上高電壓等級的大電流接地系統(tǒng)，電壓互感器采用YNyn接線。

1、三相三線無功電能表的原理圖、相量圖及計算式ūaūbūcūbcūacⅰaⅰcΦa

Φc

60°60°Φubc

ΦuacΦⅰcΦⅰa§5-3三相無功電能表三相三線內(nèi)相角無功電能表三相三線無功電能表電壓線圈串聯(lián)電阻的原因在感應(yīng)式電能表電壓線圈的首端串聯(lián)一個附加電阻R，使電壓線圈的電阻成分增加，電壓線圈的阻抗角從原來的，僅滯后，而又與同相，所以滯后相應(yīng)的電壓（這個角度稱為內(nèi)相角）。三相三線無功電能表的現(xiàn)場接線ⅰbūabūa

ūbūcūbCūCaⅰaⅰCΦ

Φ

Φ

2、三相四線無功電能表的原理圖、相量圖及計算式低壓直接接入

三相四線無功電能表的現(xiàn)場接線圖

低壓采用TA接入

電能表的型號類別代號組別代號結(jié)構(gòu)代號功能代號設(shè)計序號輔助說明D-電能表D-單相S-全電子式Y(jié)-預(yù)付費(fèi)阿拉伯?dāng)?shù)字字母或數(shù)字S-三相三線F-復(fù)費(fèi)率(廠家代號)（附加標(biāo)注）T-三相四線D-多功能B-標(biāo)準(zhǔn)電能表I-載波抄表Z-最大需量X-無功電能§5-4電能表的使用

（b）全電子電能表

（a）機(jī)電一體化電能表

電能表的銘牌示例額定參數(shù)包括電流和電壓的額定值

額定電流又分為標(biāo)定電流和額定最大電流。標(biāo)定電流是計算負(fù)載的基數(shù)電流值，額定最大電流是電能表長期工作，而且誤差與溫升完全滿足技術(shù)條件的最大電流值。如5(20)A，10(40)A，3×1.5(6)A，3×0.3(1.2)A等等，前面的數(shù)字是標(biāo)定電流，括號中的是額定最大電流，乘號前面的3表明是三相表。直接接入式電能表的標(biāo)定電流，應(yīng)按正常運(yùn)行負(fù)荷電流的30%選擇；經(jīng)TA接入的電能表，其標(biāo)定電流不宜超過電流互感器額定二次電流的30％，其額定最大電流應(yīng)為電流互感器額定二次電流的120％。電流互感器額定二次電流為5A和1A時,電能表的額定電流分別選擇1.5（6）A和0.3（1.2）A。

電壓額定值，單相表為220V；低壓三相表為3Χ220V／380V；高壓三相表為3×100V或3×100/V。電能表常數(shù)和脈沖常數(shù)

電能表常數(shù)用A表示(也有用C表示的)，它是電能表計度器的指示數(shù)和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)之間的比例值。如A=400r／kWh，其中“r”表示轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)的“圈”數(shù)，電能表常數(shù)在這里的意義是用戶每消耗1kWh電能，對應(yīng)于轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)400圈。

脈沖常數(shù)出現(xiàn)在全電子電能表或機(jī)電一體化電能表的銘牌上，它是電能表數(shù)字顯示的電能數(shù)和對應(yīng)的脈沖數(shù)之間的比例值，也用A表示。如A

=1600imp／kWh，其中“imp”表示“多少個脈沖”。電子式電能表的面板上有個發(fā)光二極管，隨著用戶用電，它不停閃爍著耀眼的紅光，每閃一次代表一個脈沖形成，相當(dāng)于感應(yīng)式電能表的鋁盤轉(zhuǎn)一圈，用電功率越大閃爍速度越快。

銘牌上的A是理論標(biāo)稱值，若電能表有誤差，其實(shí)際運(yùn)行時每kWh對應(yīng)的圈數(shù)A0與標(biāo)稱值不符，A0稱為實(shí)際電能表常數(shù)。校準(zhǔn)電能表時要將實(shí)際電能表常數(shù)A0調(diào)到與標(biāo)稱值A(chǔ)一致。準(zhǔn)確度等級電能表的準(zhǔn)確度等級用百分比誤差表示。百分比誤差定義為r（％）=

其中W——為被檢表顯示的電能數(shù)；W