電能表與互感器

第五章電能表與互感器電能計(jì)量裝置的作用：①電力市場(chǎng)中作為電能量貿(mào)易結(jié)算依據(jù)；②發(fā)電廠用于計(jì)量廠用電量；③供電公司用于測(cè)量每條線路的實(shí)際線損；④工農(nóng)業(yè)客戶用于計(jì)算單位產(chǎn)品耗電量，核算產(chǎn)品的電能成本；⑤各單位用于計(jì)量下屬部門(mén)的分電量。電能計(jì)量裝置的主要部件：①計(jì)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(jì)量裝置的附屬部件：①試驗(yàn)接線盒；②失壓斷流計(jì)時(shí)儀；③鉛封；④電能計(jì)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(lèi)，分為有功電能表、無(wú)功電能表、直流電能表。按電壓等級(jí)，分為高壓表、低壓表兩種。按電流測(cè)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(jí)，分為0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0級(jí)。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(cè)量功能，可分為分時(shí)計(jì)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(lèi)§5-1單相感應(yīng)系電能表感應(yīng)系電能表的結(jié)構(gòu)1、驅(qū)動(dòng)元件：產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)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(dòng)元件：由鋁制園盤(pán)和轉(zhuǎn)軸組成。驅(qū)動(dòng)元件所產(chǎn)生的交變磁通穿過(guò)鋁盤(pán)，在鋁盤(pán)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(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)。

3、制動(dòng)元件：產(chǎn)生反作用力矩的元件。是一個(gè)永久磁鐵。

鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，永久磁鐵的磁場(chǎng)切割鋁盤(pán)并在鋁盤(pán)中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該感應(yīng)電流和永久磁鐵的磁場(chǎng)相互作用，產(chǎn)生反作用力矩。

4、積算機(jī)構(gòu)：用來(lái)計(jì)算鋁盤(pán)的轉(zhuǎn)數(shù)并將轉(zhuǎn)數(shù)變換為被測(cè)電能的千瓦小時(shí)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(jì)度器。

G-蝸桿；A-蝸輪；B、D-主動(dòng)輪；C、E-從動(dòng)輪；1~4-橫軸；5-進(jìn)位輪；6-長(zhǎng)齒；7-短齒；8-梢齒；9-槽齒；10-轉(zhuǎn)軸鋁盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)原理1、驅(qū)動(dòng)力矩2、驅(qū)動(dòng)力矩與有功功率的關(guān)系3、當(dāng)負(fù)載功率穩(wěn)定時(shí)，MT=MQ，鋁盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則有4、時(shí)間T內(nèi)鋁盤(pán)所轉(zhuǎn)圈數(shù)N為：

N=nT=CPT=CW感應(yīng)式電能表的工作原理

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(cuò)誤互感器在電力系統(tǒng)的作用

在計(jì)量大電流線路的電能時(shí)，可按電流互感器的變比ki來(lái)減小電流；在計(jì)量高電壓線路的電能時(shí)，可按電壓互感器的變比ku

來(lái)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(jì)量電能。此時(shí)所計(jì)電能量W為：

W=(本月抄見(jiàn)數(shù)-上月抄見(jiàn)數(shù))×ki×ku

盡管一次電流與電壓有各種不同的值，但通過(guò)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(shí)降低的表耗，使電能表校驗(yàn)及資產(chǎn)管理時(shí)的程序簡(jiǎn)單化、規(guī)范化?；ジ衅鬟€能降低對(duì)電能表的絕緣要求，保證在測(cè)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(jiǎn)介

電流互感器的一次繞組與被測(cè)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(shí)，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(zhǎng)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(kāi)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

電壓互感器的一次繞組與被測(cè)負(fù)載并聯(lián)，二次繞組與測(cè)量?jī)x表的電壓線圈并聯(lián)。與電力變壓器的主要區(qū)別是兩者容量不同，電壓互感器的二次負(fù)荷——電能表電壓線圈的輸入阻抗很大，因此電壓互感器相當(dāng)于開(kāi)路運(yùn)行的變壓器。二、電壓互感器簡(jiǎn)介

二次連線電阻上的壓降為

I、II類(lèi)用于貿(mào)易結(jié)算的電能計(jì)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(jì)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％。

電壓互感器的接線與使用

電壓互感器運(yùn)行中二次側(cè)嚴(yán)禁短路。按要求的相序接線。二次側(cè)須可靠接地。

(a)三相三線兩元件表

三相三線制計(jì)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(jì)量§5-2三相有功電能表電子式電能表原理框圖與計(jì)量單元接口電壓監(jiān)控時(shí)鐘數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)鐘電池負(fù)荷曲線存儲(chǔ)器LED報(bào)警電子狗按鈕參數(shù)存儲(chǔ)器抄表電池備份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器LCD顯示器RS485通訊接口檢測(cè)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的原理三相三線有功電能表現(xiàn)場(chǎng)接線----直通式低壓三相三線有功電能測(cè)量-----經(jīng)互感器接入式

主要用途：必須同時(shí)配接電壓互感器和電流互感器，計(jì)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(gè)電流互感器四線連接，有各自獨(dú)立的二次回路；兩個(gè)電壓互感器V/V連接。三相三線有功電能表的現(xiàn)場(chǎng)接線原理圖、相量圖及計(jì)算式

ūaūbūcⅰaⅰcⅰbΦ

Φ

Φ

二、三相四線有功電能表的接線方式

低壓經(jīng)TA接入的標(biāo)準(zhǔn)接線，三個(gè)TA六線連接，電流、電壓線各自獨(dú)立。

低壓直通表接線圖

三相四線電能表的現(xiàn)場(chǎng)接線方式

電流互感器二次通過(guò)實(shí)驗(yàn)接線盒接線用于110kV及以上高電壓等級(jí)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(wú)功電能表的原理圖、相量圖及計(jì)算式ūaūbūcūbcūacⅰaⅰcΦa

Φc

60°60°Φubc

ΦuacΦⅰcΦⅰa§5-3三相無(wú)功電能表三相三線內(nèi)相角無(wú)功電能表三相三線無(wú)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(gè)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(lái)的，僅滯后，而又與同相，所以滯后相應(yīng)的電壓（這個(gè)角度稱為內(nèi)相角）。三相三線無(wú)功電能表的現(xiàn)場(chǎng)接線ⅰbūabūaūbūcūbCūCaⅰaⅰCΦ

Φ

Φ

2、三相四線無(wú)功電能表的原理圖、相量圖及計(jì)算式低壓直接接入

三相四線無(wú)功電能表的現(xiàn)場(chǎng)接線圖

低壓采用TA接入

電能表的型號(hào)類(lèi)別代號(hào)組別代號(hào)結(jié)構(gòu)代號(hào)功能代號(hào)設(shè)計(jì)序號(hào)輔助說(shuō)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(hào))（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(wú)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(jì)算負(fù)載的基數(shù)電流值，額定最大電流是電能表長(zhǎng)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(hào)中的是額定最大電流，乘號(hào)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3