電能表原理及接線

關(guān)于電能表原理及接線電能計量的基本知識單、三相電能表常用接線單、三相電能表錯誤接線舉例目錄電能計量裝置的安裝設計原則電能計量裝置的故障第2頁,共48頁，2024年2月25日，星期天一、電能計量裝置基本知識（一）、電能計量裝置的概念電能計量裝置：是由電能表、互感器（電流互感器、電壓互感器）、電能表到互感器的二次回路三部分組成。（二）、各部分的作用分別為：

1、電能表的作用：也叫電度表，是電能計量裝置的核心，是計量負載消耗的或電源發(fā)出的電能。電能表型號：1位D-電能表；2位表示相線：D-單相、S-三相三線有功、T-三相四線有功；3位表示用途D-多功能、F-復費率、M-脈沖、S-全電子、Y-預付費；4位設計序號用阿拉伯數(shù)字表示。電能表銘牌：以哈爾濱電能表DD105型為例，220V表示額定電壓，1.5(6)A表示額定電流為1.5A，最大電流為6A，50HZ表示額定頻率，6400ipm/kw.h表示計6400個脈沖為一度電。第3頁,共48頁，2024年2月25日，星期天2、互感器的作用：（1）擴大電能表的量程。電壓互感器把高電壓變換成低電壓，電流互感器將大電流變換成小電流。（2）減少了儀表的制造規(guī)格。除直接接入式電能表外，電流二次回路均以5A為主，電壓二次回路均以100V為主。（3）隔離高電壓、大電流，保證了人員和儀表的安全?；ジ衅鞣譃殡娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鞯?頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（1）電流互感器型號：第一個字母：L-電流互感器第二個字母：A-穿墻式；F-多匝式；R-裝入式；B-支持式；Y-低壓；M-母線式；Z-支柱式；D-單匝式；Q-線圈式第三個字母：C-資絕緣；S-速飽和；G-改進型；K-塑料外殼式；W-戶外式；M-母線式；Z-澆注式第四個字母：B-保護式；D-差動式

電流互感器兩種典型接線IuIvIwINUVWIuIw不完全星形接線（V）完全星形接線（Y）UVW第5頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（2）電壓互感器型號：第一個字母：J-電流互感器第二個字母：D-單相；S-三相；C-串級式第三個字母：J-油浸式；G-干式；C-磁絕緣；R-電容式；Z-澆注絕緣第四個字母：W-五鐵芯柱；B-帶補償角差繞組；J-接地保護abcABC兩臺單相電壓互感器典型V/V接線第6頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3、二次回路的作用電壓二次回路是指電壓互感器、電能表的電壓線圈以及連接二者的導線所構(gòu)成的回路。由于連接導線阻抗等因素的影響，電能表電壓線圈上實際獲得的電壓值往往都小于額定值（220V、380V、100V），二次電壓回路電降的大小直接影響電能計量的準確度。電流二次回路是指電流互感器二次線圈、電能表的電流線圈以及連接二者的導線所構(gòu)成的回路。電流互感器的二次負載包括二次連接導線阻抗、電能表電流線圈的阻抗、端鈕之間的接觸電阻等。它直接影響電流互感器的確度等級。第7頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（一）、單相電能表直接接入式

（2）、接線原則：

IAOUAOAO（3）、向量圖

（4）、計量功率φ（1）、接線圖P=U×Icosφ=UIcosφIAO·

UAO·二、單、三相電能表常用接線第8頁,共48頁，2024年2月25日，星期天

（二）、直接接入式三相四線電能表的接線UAUBUCIAIBIC計量功率：P=P1+P2+P3=3IUcosφ************第9頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（三）、帶電流互感器的三相四線電能表的接線（CT二次不能接地）UAUBUCIAIBIC計量功率：P=P1+P2+P3=3IUcosφ************K2K1K2K1K2K1ABNC第10頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（四）、帶電流互感器的三相四線電能表的接線（CT二次必須接地）UAUBUCIAIBIC計量功率：P=P1+P2+P3=3IUcosφ************K2K2K2K1K1K1第11頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（五）、三相三線高壓電路有功電能的接線UAUBUCIAIBICUABUCB接線原則：IAUABICUCB30+φ30-φ計量功率：P=IU〔cos（30+φ）+cos（30-φ）〕P=√3IUcosφ************第12頁,共48頁，2024年2月25日，星期天三、單、三相電能表錯誤接線舉例1、單相有功電能表的火線和零線互換（1）、接線圖（2）、接線原則：INAUNA（3）、向量圖（4）、計量功率P=（-U）（-I）cosφ=UIcosφ（5）、結(jié)論：電能表正轉(zhuǎn)，當負荷側(cè)接地易漏計電量。NAφUAN·IAN·INA·

UNA·第13頁,共48頁，2024年2月25日，星期天2、單相有功電能表電壓小鉤斷開（1）、接線圖（2）、接線原則

IU=0（3）、向量圖（4）、計量功率

P=IUcosφ=0（5）、結(jié)論

電表不轉(zhuǎn)ANI第14頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3、單相有功電能表電流互感器二次開路（2）、計量功率

P=IUcosφ=0（3）、結(jié)論

電表不轉(zhuǎn)4、單相有功電能表電流互感器二次側(cè)短路

（2）、計量功率

P=IUcosφ=0

（3）、結(jié)論

電表不轉(zhuǎn)（1）、接線圖（1）、接線圖第15頁,共48頁，2024年2月25日，星期天UAUCIA=0IB=0IC=0計量功率：P=0電能表停轉(zhuǎn)4、三相四線電能表電流回路三相開路************第16頁,共48頁，2024年2月25日，星期天5、三相四線電能表電流回路二相短路UBUAUCIA=0IBIC=0計量功率：P=P2=IUcosφ

少計2/3的電量************第17頁,共48頁，2024年2月25日，星期天6、三相四線電能表電壓回路一相開路UBUA=0UCIAIBIC計量功率：P=P2+P3=2IUcosφ少計1/3電量************第18頁,共48頁，2024年2月25日，星期天7、三相三線電能表電流互感器二次側(cè)A相反接UAUBUCIAIBICUABUCB接線原則：-IAUABICUCB180-30-φ30-φ************計量功率：P=IU〔cos（150-φ）+cos（30-φ）〕P=IUsinφ-IA正確計量功率：P=√3IUcosφ第19頁,共48頁，2024年2月25日，星期天UAUBUCIAIBICUABUCB接線原則：IAUBAICUCA180-30-φ30+φ************UBA8、三相三線電能表電壓進線AB相互接錯計量功率：P=IU〔cos（150-φ）+cos（30+φ）〕P=0UCA第20頁,共48頁，2024年2月25日，星期天9、三相三線電能表電壓回路AB接錯，A相電流互感器二次接反UAUBUCIAIBIC接線原則：-IAUBAICUCA30+φ30+φUBA計量功率：P=IU〔cos（30+φ）+cos（30+φ）〕P=√3UI（cosφ-√3/3sinφ）UCA************-IA第21頁,共48頁，2024年2月25日，星期天四、電能計量裝置的設計原則

1、電能表的選擇（1）型式的確定在中性點非有效接地的高壓線路中，應選用經(jīng)互感器接入的三相三線3×100V的有功、無功電能表，接地電流較大者應安裝經(jīng)互感器接入的三相四線3×57.5/100V的有功、無功電能表；在三相三線制低壓線路中，應選用三相三線3×100V的有功、無功電能表，當照明負荷占總負荷的15%及以上時，為減小線路附加誤差，應采用三相四線3×220/380V的有功、無功電能表；在三相四線制低壓線路中，應選用三相四線3×220/380V的有功、無功電能表；負荷電流為50A及以下時，宜采用直接接入式電能表；負荷電流為50A以上時，宜采用經(jīng)電流互感器接入式的接線方式。第22頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（2）基本電流的確定當電能表與0.5級或0.2級電流互感器聯(lián)用時，如果互感器的額定二次電流為5A，那么電能表的電流量范圍可采用1.5（6）、3（6）A或5A；如果互感器的額定二次電流為1A時，那么電能表的電流范圍可采用0.3（1.2）A，或1A。若負荷電流變化幅值較大或?qū)嶋H使用電流經(jīng)常小于電流互感器額定一次電流的30%，宜采用寬負載的電能表。當電能表與0.5s級或0.2s級電流互感器聯(lián)用時，電能表的電流范圍宜采用1.5（6）A。當電能表直接接入計量回路時，應根據(jù)經(jīng)核準的用戶申請報裝負荷容量來確定額定最大電流。P=√3IUcosφImax=P/√3Ucosφ為提高低負荷時計量的準確性，一般宜選用過載4倍及以上的電能表第23頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（3）準確度等級的確定電能計量裝置是根據(jù)用戶平均用電量的多少或變壓器容量的大小和計量對象的不同進行分類的，不同類別的電能計量裝置對電能表準確度等級要求也不同。第24頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（4）有功、無功電能表的聯(lián)合接線在雙向送、受電的電力裝置回路中，應分別計量送、受的電量，應采用兩塊有無功電能表。在裝有同步調(diào)相機或無功補償裝置的線路中，負載可能會是容性或感性，應分別計量容性和感性的無功電量，采用兩塊無功電能表。在條件允許下，使用電能計量雙向有功電量及雙向無功電量的全電子多功能電能表。2、互感器的選擇（1）額定電壓的確定電流互感器的額定電壓應與被測線路電壓相適應，UN≥UL電壓互感器要求額定一次電壓應大于接入的被測線路電壓的0.9倍，小于線路電壓的1.1倍：0.9UL＜UN＜1.1UL第25頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（2）額定變比的確定電流互感器的額定二次電流規(guī)定為5A或1A，一般選5A。為保證計量準確度，選擇時應保證正常運行時的一次電流為其額定值得60%左右，至少不低于30%。I1=P1/√3Ucosφ當實際負荷電流小于30%時，應采用二次繞組具有抽頭的多變比電流互感器或0.5s、0.2s級電流互感器。電流互感器的額定變比由額定一次電流與額定二次電流的比值決定。電壓互感器其額定變比等于額定一次與額定二次電壓的比值。額定一次電壓應滿足電網(wǎng)電壓要求，額定二次電壓應和計量儀表等二次設備的額定電壓相一致，通常為100V 。第26頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（3）額定二次負荷的確定互感器若接入二次負荷超過其額定二次負荷，其準確度等級下降。為保證計量的準確性，一般要求測量用電流、電壓互感器的二次負荷S2必須在額定二次負荷S2N的25%—100%范圍內(nèi)。

0.25S2N＜S2＜S2N電壓互感器的額定二次負荷標準值有：10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500、1000VA，計量專用電壓互感器額定二次負荷一般為50VA及以下。電流互感器的額定二次負荷標準值有5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA，計量專用電流互感器二次負荷一般取40VA及以下。第27頁,共48頁，2024年2月25日，星期天（4）額定功率因數(shù)的確定計量用電壓互感器額定二次負荷的額定功率因數(shù)應與實際二次負荷的功率因數(shù)相接近。計量用電流互感器額定二次負荷的功率因數(shù)為0.8—1.0。（5）準確度等級的確定電能計量裝置是根據(jù)用戶平均用電量的多少或變壓器容量的大小和計量對象的不同進行分類的，不同類別的電能計量裝置對電能表準確度等級要求也不同。電流互感器的準確度等級組合為0.2/0.2，0.2/0.5，0.5/0.5；電壓互感器的準確度等級組合為0.2/0.2，0.2/0.5，0.5/0.5。（6）互感器的二次回路規(guī)定為保證電能計量裝置的安全、可靠、準確，對35kV以上線路供電的用戶，應有電流互感器的專用二次繞組和電壓互感器的專用二次回路，不得與繼電保護的測量回路共用，并不得裝熔斷器和開關(guān)。第28頁,共48頁，2024年2月25日，星期天五、電能計量裝置的故障1、造成電能計量裝置的故障原因（1）構(gòu)成電能計量裝置的各組成部分本身出現(xiàn)故障。（2）電能計量裝置接線錯誤。（3）人為抄讀電能計量裝置或進行電量計算出現(xiàn)的錯誤。（4）竊電行為引起的計量失準。（5）外界不可抗力因素造成的電能計量裝置故障。第29頁,共48頁，2024年2月25日，星期天2、感應式電能表常見故障類別故障情況可能原因處理方法感應式電能表吱吱叫聲上下軸承松動或損傷、轉(zhuǎn)盤軸桿歪斜，軸承摩擦力過大應修理或更換嗡嗡叫聲電壓線圈、鐵芯和相位調(diào)整器固定不牢或螺絲松動應修理或更換不用電時電表正轉(zhuǎn)很慢1、電表潛動；2、電網(wǎng)電壓過高1、重新調(diào)整或更換；2、降低電壓或換寬電壓電能表不用電時電能表正轉(zhuǎn)較快電流鐵芯右柱上的電流線圈內(nèi)部短路或接線錯誤更換電能表或消除錯誤接線第30頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因處理方法感應式電能表不用電時電能表反轉(zhuǎn)較快電流鐵芯左邊柱上的電流線圈內(nèi)部有短路或接線錯誤更換電表或消除錯誤接線單相電能表在輕負荷，少計電量或不轉(zhuǎn)動1、計度器卡字；2、軸承阻力過大；3、磁鐵間隙中有異物。更換單相電能表電能表在較大負荷多計電量鐵芯失磁或接線錯誤檢修糾正錯誤接線三相電能表明顯少計量1、接線錯誤；2、LH一次、二次線圈短路或二次開路；3、LH二次端子接線松動；4、YH高壓保險絲斷或一、二次接線斷路；5、互感器變比或倍率搞錯應糾正或維修第31頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因處理方法感應式電能表倍率或大或小1、計算錯誤；2、互感器實際變比與名牌變比不一致；3、計度器的齒輪傳動比錯誤1、認真計算；2、認真核對記錄，試驗報告檢查名牌是否相符；3、檢驗傳動比和常數(shù)。磁力軸承之間吸合或推力不足，卡盤磁環(huán)被充退磁圓盤盤片卡住圓盤盤片強烈變形，很不平整，導致卡盤檢修圓盤電壓斷線，表計停走電壓漆包線質(zhì)量不佳，電壓線包密封不好，受潮，工藝質(zhì)量差更換電壓線圈第32頁,共48頁，2024年2月25日，星期天3、電子式電能表常見故障類別故障情況可能原因電子式電能表無脈沖輸出1、脈沖線脫焊、斷線或脈沖線碰到強電引起三極管損壞及PCB板線路燒斷；2、無源輸出脈沖，檢測脈沖未加電源精度超差1、測量芯片、電壓電流傳感器故障、電源故障2、制作工藝不良導致在運輸振動后器件松動或接觸不良，導致精度超差或者因為制作時使用助焊劑后清洗不干凈導致在溫度、濕度變化后其性能改變導致微弱的電信號變化而引起精度超差；3、錳銅電阻和銅連接片之間的焊接發(fā)生變化；4、電壓調(diào)整回路的焊接出現(xiàn)虛焊、短路或電源干擾。第33頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因電子式電能表不工作、表不走1、測量芯片壞、電源壞等；2、損壞或是超出使用范圍，東北地區(qū)出現(xiàn)過冬天溫度過低引起表計不工作的現(xiàn)象；計度器卡字，跨騎1、計度器故障或驅(qū)動能力不足；2、PCB板虛焊、連焊造成所需供電電流偏大；3、降壓電容的質(zhì)量問題造成容量減少。飛車1、測量芯片、電壓電流傳感器故障、電源故障2、電壓輸入開路或電路電壓低導致電路工作不正常會引起飛車故障。第34頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因電子式電能表顯示故障：顯示模糊、顯示缺筆或顯示不亮1、顯示不亮：電源故障或顯示器故障；2、顯示模糊；顯示器連接部分接觸不良，液晶顯示長期陽光直射后也會導致顯示模糊；3、顯示缺筆：顯示器壞，驅(qū)動電壓偏低；4、注意在顯示器故障時電表其他功能正常不認電卡1、非有效卡，卡已損壞；2、卡座接觸不良，操作不正確；3、用戶操作不正確較常見，有過早拔卡，卡插反等。時鐘超差1、電表時鐘芯片壞；2、電池欠壓，電池欠壓后，電表掉電，時鐘會復位，偏離標準時間第35頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因電子式電能表機械故障1、端子燒壞：接入大電流或接線接觸不良；2、掛鉤損壞：用力過大損壞；3、外殼損壞：跌落引起4、超過50A的電流應嚴格按規(guī)程進行接線，以免由于接觸不良或電流線細而在通過大電流時發(fā)熱表計卡口燒壞1、卡口人為破壞2、往往接入高壓、硬導電物體，噴入水等數(shù)據(jù)亂1、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器受到強干擾而造成損壞或數(shù)據(jù)沖亂。通信接口故障1、接口部分元器件損壞2、往往是受到強干擾、雷擊、開關(guān)動作損壞第36頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因電子式電能表分時表峰、平、谷電量之和小于總電量1、設置時段與費率不對應，設有尖時段，電表就有尖電量，總電量應等于4種電量之和；2、設置時段程序正確，但安裝前未對電表進行清零，在費率下有一定測試電量。對多功能表紅外設置表時設表失敗1、未輸入正確電表號；2、未輸入正確密碼與權(quán)限；3、掌上電腦未對準電表或通信距離太遠（應小于10m）；4、有其他紅外干擾；5、設置校時不成功，電表編成開關(guān)未打開；6、使用的設置程序不正確。第37頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因電子式電能表485抄表時，“抄表失敗”1、電表未上電；2、表號輸入不正確；3、RS485A、B口接反；4、同一線路上有兩只相同表號的表，相互干擾，無法通信。液晶報警1、失壓、失流、逆相序、超負荷、電池欠壓等任一故障出現(xiàn)均報警；2、超負荷上限值設定應大于等于電表允許負荷值；3、掌上電腦設置程序中的數(shù)據(jù)被修改后有錯誤。第38頁,共48頁，2024年2月25日，星期天類別故障情況可能原因電子式電能表停電狀態(tài)，不能進行紅外通信輪顯1、電表內(nèi)部電池欠壓；2、有紅外干擾；3、電池連接與線路板座針接觸不良；停電狀態(tài)，掌上電腦不能進行停電抄表1、表號輸入錯誤；2、電表應處于輪顯狀態(tài)；3、電表內(nèi)部鋰電池電量不足。第39頁,共48頁，2024年2月25日，星期天4、電壓互感器的常見故障和故障處理序號故障情況可能原因處理方法1電壓互感器高壓熔斷器的熔絲時常熔斷1、鐵磁諧振一、二次電壓升高；2、空載母線投入高壓電容器，操作過電壓；3、五柱三相電壓互感器，發(fā)生一次中點接地或單相接地1、采用抗鐵磁諧振措施或更換鐵磁諧振，2、母線先帶負荷，后投高壓電容器；3、高壓側(cè)中點接電阻或氧化鋅避雷器或壓敏電阻2電壓互感器接線端子引線斷路1、扭緊螺母時螺桿跟著轉(zhuǎn)動，扭斷引線；2、接觸不良，發(fā)熱燒斷引線。1、防止螺桿轉(zhuǎn)動；2、保證引線接觸良好。第40頁,共48頁，2024年2月25日，星期天序號故障情況可能原因處理方法3三相電壓互感器的誤差超過誤差限三相電壓互感器必須保證正相序接線才能準確，相序接反則其誤差會超過范圍保證電源與電壓互感器的正相序接線一致4電壓互感器在運行中殼體突然爆炸油浸式電壓互感器的自動排氣閥失靈，當線圈高溫引起氣體膨脹，不能排出氣體，導致其殼體爆炸安裝維修時必須確保自動排氣閥靈活好用5電壓互感器在運行中燒損1、熔斷器的熔絲過大不能熔斷；2、極性接錯，一、二次電流過大；3、三相系統(tǒng)的某一相長時間接地；4、鐵磁諧振、操作過電壓和雷電壓沖擊損壞線圈的絕緣1、采用合格的熔斷器；2、嚴防極性接錯；3、盡快消除接地原因；5、加強防諧振、防操作過電壓和預防雷擊的措施第41頁,共48頁，2024年2月25日，星期天序號故障情況可能原因處理方法1油浸電流互感器或電壓電流組合互感