电能表与互感器

1、第五章第五章 电能表与互感器电能表与互感器电能计量装置的作用：电能计量装置的作用：电力市场中作为电能量贸易结算依据；电力市场中作为电能量贸易结算依据；发电厂用于计量厂用电量；发电厂用于计量厂用电量；供电公司用于测量每条线路的实际线损；供电公司用于测量每条线路的实际线损；工农业客户用于计算单位产品耗电量，核算产品工农业客户用于计算单位产品耗电量，核算产品的电能成本；的电能成本；各单位用于计量下属部门的分电量。各单位用于计量下属部门的分电量。电能计量装置的主要部件电能计量装置的主要部件：计量用电流互感器、电压互感器；计量用电流互感器、电压互感器；电能表；电能表；互感器与电能表之间的二次回路。互感器

2、与电能表之间的二次回路。电能计量装置的附属部件：电能计量装置的附属部件：试验接线盒；试验接线盒； 失压断流计时仪；失压断流计时仪；铅封；铅封； 电能计量箱电能计量箱 (柜柜) ; 电能量集抄设备。电能量集抄设备。按相别及接线方式，分为单相表、三相三线两元件表和三相四按相别及接线方式，分为单相表、三相三线两元件表和三相四 线三元件表。线三元件表。按电能种类，分为有功电能表、无功电能表、直流电能表。按电能种类，分为有功电能表、无功电能表、直流电能表。按电压等级，分为高压表、低压表两种。按电压等级，分为高压表、低压表两种。按电流测量范围，分为直通表和经电流互感器接入两种。按电流测量范围，分为直通表和

3、经电流互感器接入两种。按准确度等级，分为按准确度等级，分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0级。级。按结构原理，分为感应式电能表、全电子式电能表、机电一体按结构原理，分为感应式电能表、全电子式电能表、机电一体化电能表。化电能表。按测量功能，可分为分时计费（复费率）电能表、最大需量电按测量功能，可分为分时计费（复费率）电能表、最大需量电能表、预付费电能表、集抄电能表、多功能电能表。能表、预付费电能表、集抄电能表、多功能电能表。电能表分类电能表分类5-1 单相感应系电能表单相感应系电能表感应系感应系电能表电能表的结构的结构 1、驱动元件：产生转动力矩的元件

4、。、驱动元件：产生转动力矩的元件。 包括电流电磁铁和电压电磁铁。包括电流电磁铁和电压电磁铁。 电流电磁铁由电流电磁铁由“U”字形铁心和电流线圈（导线粗，匝数少）字形铁心和电流线圈（导线粗，匝数少）组成，电流线圈与负载串联，通过负载电流。组成，电流线圈与负载串联，通过负载电流。 电压电磁铁由横电压电磁铁由横“日日”字形铁心和电压线圈（导线细，匝字形铁心和电压线圈（导线细，匝数多）组成，电压线圈与负载并联（电感性很强），承受负载数多）组成，电压线圈与负载并联（电感性很强），承受负载电压，始终带电。电压，始终带电。 2、转动元件：由铝制园盘和转轴组成。、转动元件：由铝制园盘和转轴组成。 驱动元件所产

5、生的交变磁通穿过铝盘，在铝盘上产生涡流，驱动元件所产生的交变磁通穿过铝盘，在铝盘上产生涡流，该涡流又和产生它的磁通相互作用，产生电磁力驱使铝盘转动。该涡流又和产生它的磁通相互作用，产生电磁力驱使铝盘转动。 3、制动元件：产生反作用力矩的元件。是一个永久磁铁。、制动元件：产生反作用力矩的元件。是一个永久磁铁。 铝盘转动时，永久磁铁的磁场切割铝盘并在铝盘中产生感铝盘转动时，永久磁铁的磁场切割铝盘并在铝盘中产生感应电流，该感应电流和永久磁铁的磁场相互作用，产生反作用应电流，该感应电流和永久磁铁的磁场相互作用，产生反作用力矩。力矩。 4、积算机构：用来计算铝盘的转数并将转数变换为被测、积算机构：用来计

6、算铝盘的转数并将转数变换为被测电能的千瓦小时数。电能的千瓦小时数。 包括转轴上的蜗轮、蜗杆及一套齿轮和字轮。通包括转轴上的蜗轮、蜗杆及一套齿轮和字轮。通常称为计度器。常称为计度器。 G-蜗杆；蜗杆；A-蜗轮；蜗轮；B、D-主动轮；主动轮；C、E-从动轮；从动轮；14-横轴；横轴；5-进位轮；进位轮；6-长齿；长齿；7-短齿；短齿；8-梢齿；梢齿；9-槽齿；槽齿；10-转轴转轴铝盘转动原理铝盘转动原理 1 1、驱动力矩、驱动力矩 2 2、驱动力矩与有功功率的关系、驱动力矩与有功功率的关系 3 3、当负载功率稳定时，、当负载功率稳定时，M MT T=M=MQ Q，铝盘匀速转动，则，铝盘匀速转动，则

7、有有 4 4、时间、时间T T内铝盘所转圈数内铝盘所转圈数N N为：为： N=nT=CPT=CWsinuiQKM感应式电能表的工作原理感应式电能表的工作原理PkUIKKMuiQcossin2TTtKnPCPKh 单相电能表的接线方式单相电能表的接线方式直接接入式图经互感器接入式图注：P72 图5-2 有错误互感器在电力系统的作用互感器在电力系统的作用 在计量大电流线路的电能时，可按电流互感器的变比在计量大电流线路的电能时，可按电流互感器的变比 ki来减小电流；在计量高电压线路的电能时，可按电压互感器来减小电流；在计量高电压线路的电能时，可按电压互感器的变比的变比ku 来降低电压；使接到互感器二

8、次侧的电能表能够安来降低电压；使接到互感器二次侧的电能表能够安全、准确地计量电能。此时所计电能量全、准确地计量电能。此时所计电能量W为：为： W=(本月抄见数本月抄见数 -上月抄见数上月抄见数) ki ku 尽管一次电流与电压有各种不同的值，但通过合理选择尽管一次电流与电压有各种不同的值，但通过合理选择互感器的变比，可使电流互感器二次额定电流统一为互感器的变比，可使电流互感器二次额定电流统一为5A （330kV及以上线路为及以上线路为1A），使电压互感器的二次额定线电），使电压互感器的二次额定线电压统一为压统一为100V，这样可使电能表制造规格单一化、标准化，这样可使电能表制造规格单一化、标准

9、化，同时降低的表耗，使电能表校验及资产管理时的程序简单化、同时降低的表耗，使电能表校验及资产管理时的程序简单化、规范化。互感器还能降低对电能表的绝缘要求，保证在测量规范化。互感器还能降低对电能表的绝缘要求，保证在测量回路上工作的人员安全地与高电压大电流隔离。回路上工作的人员安全地与高电压大电流隔离。5-5 仪用互感器仪用互感器一、电流互感器简介一、电流互感器简介 电流互感器的一次绕组与被测电路串联，二次绕组电流互感器的一次绕组与被测电路串联，二次绕组与电能表的电流线圈串联。电能表的电流线圈内阻很小，与电能表的电流线圈串联。电能表的电流线圈内阻很小，所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。所以

10、电流互感器相当于二次短路运行的变压器。1221eIeINKIN一次额定电流值额定变比：二次额定电流值电流互感器的接线电流互感器的接线电流互感器的使用与选择电流互感器的使用与选择 1、低压供电客户的负荷电流为、低压供电客户的负荷电流为50 A以上时，电能表以上时，电能表不宜直通，应采用电流互感器接入方式。不宜直通，应采用电流互感器接入方式。 2、 选择电流互感器的一次额定电流，就是选择额定选择电流互感器的一次额定电流，就是选择额定变比，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定变比，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的值的60%左右，至少应不小于左右，至少应不小于30%。 3、电流互感

11、器二次连线须用单芯铜线，不能太长太、电流互感器二次连线须用单芯铜线，不能太长太细，截面积不少于细，截面积不少于4平方毫米。平方毫米。 4、电流互感器运行中二次不允许开路。、电流互感器运行中二次不允许开路。 5、电流互感器接线必须按减极性连接。、电流互感器接线必须按减极性连接。 6、高压电流互感器高压电流互感器K2端要可靠接地。端要可靠接地。 钳形电流表钳形电流表P85 图图5-12交直流两用钳形表交直流两用钳形表 P85 图图5-13 电压互感器的一次绕组与被测负载并联，二次绕组与电压互感器的一次绕组与被测负载并联，二次绕组与测量仪表的电压线圈并联。与电力变压器的主要区别是测量仪表的电压线圈并

12、联。与电力变压器的主要区别是两者容量不同，电压互感器的二次负荷两者容量不同，电压互感器的二次负荷电能表电压电能表电压线圈的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运行线圈的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运行的变压器。的变压器。二、电压互感器简介二、电压互感器简介1122eUeUNKUN 额定变比：一次额定电压值二次额定电压值二次连线电阻上的压降为次连线电阻上的压降为 222UUrIUU I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2；其它；其它电能计量装置中电压

13、互感器二次回路电压降应不大于其额电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的定二次电压的0.5。 电压互感器的接线与使用电压互感器的接线与使用 电压互感器运行中电压互感器运行中二次侧严禁短路。二次侧严禁短路。 按要求的相序接线。按要求的相序接线。 二次侧须可靠接地。二次侧须可靠接地。 (a)三相三线两元件表 三相三线制计量 三相感应式三相感应式电能表的结构电能表的结构(b) 三相四线三元件表 三相四线制计量5-2 三相有功电能表三相有功电能表电子式电能表原理框图电子式电能表原理框图与与计计量量单单元元接接口口电压监控电压监控时钟时钟数据数据存储器存储器时钟时钟电池电池负荷曲线

14、负荷曲线存储器存储器LED报警报警电子狗电子狗按钮按钮参数参数存储器存储器抄表电池抄表电池备份数据备份数据存储器存储器LCD显示器显示器RS485通讯接口通讯接口检测输出检测输出监控输出监控输出脉冲输出脉冲输出吸附红外通讯接口吸附红外通讯接口远红外通讯接口远红外通讯接口主数据处理器主数据处理器SPI管理单管理单元元一一、三相三线有功电能表的接线方式三相三线有功电能表的接线方式 原理图原理图 相量图相量图abCcaabcbc A cbUcIabUaI三相三线有功电能表的原理三相三线有功电能表的原理cos(30)cos(30)(cos 30 cossin 30 sin)(cos 30 cossin

15、 30 sin)32cos 30 cos2cos23cosllllllllllPU IU IU IU IU IW = PT三相三线有功电能表现场接线三相三线有功电能表现场接线-直通式直通式低压三相三线有功电能测量低压三相三线有功电能测量-经互感器接入式经互感器接入式 主要用途：必须同主要用途：必须同时配接电压互感器和时配接电压互感器和电流互感器，计量电流互感器，计量35KV35KV、 10KV10KV高压供电高压供电的大容量电力用户的的大容量电力用户的用电量。用电量。 接线方式：两个电接线方式：两个电流互感器四线连接流互感器四线连接 ，有各自独立的二次回有各自独立的二次回路；两个电压互感器路；

16、两个电压互感器V/VV/V连接连接 。 三相三线有功电能表的现场接线三相三线有功电能表的现场接线 原理图、相量图及计算式原理图、相量图及计算式CPPcos3cosaaabbbCCPU I cosU I cosU IU Iabcacb 二、三相四线有功电能表的接线方式二、三相四线有功电能表的接线方式 c,cUUUabIIIab低压经低压经TATA接入的标准接线，三个接入的标准接线，三个TATA六线连接，电流、电压线各自六线连接，电流、电压线各自独立。独立。 低压直通表接线图低压直通表接线图 三相四线电能表的现场接线方式三相四线电能表的现场接线方式 电流互感器电流互感器二次通过实验二次通过实验接线

17、盒接线接线盒接线用于用于110kV110kV及以上高电压等级的大电流接及以上高电压等级的大电流接地系统，电压互感器采用地系统，电压互感器采用YNynYNyn接线。接线。 1 1、三相三线无功电能表的原理图、相量、三相三线无功电能表的原理图、相量图图及计算式及计算式abcbcacaca c 6060ubc uacca5-3 三相无功电能表三相无功电能表60UUbcacIIac内相角sin(150)sin(210)3sinQUIMKKU Ik Q 线 线三相三线 内相角无功电能表 60三相三线无功电能表电压三相三线无功电能表电压 线圈串联电阻的原因线圈串联电阻的原因在感应式电能表电压线在感应式电能

18、表电压线圈的首端串联一个附加圈的首端串联一个附加电阻电阻R，使电压线圈的，使电压线圈的电阻成分增加，电压线电阻成分增加，电压线圈的阻抗角从原来圈的阻抗角从原来的的 ， 仅仅 滞后滞后 ，而，而 又与又与 同相，所以同相，所以 滞后相应滞后相应的电压的电压 （这个角（这个角度称为内相角）。度称为内相角）。 uIU9060减少为 u60uIuU60三相三线无功电能表的现场接线三相三线无功电能表的现场接线booocos(90cos(90cos(90bcaaca bbab ccPU I-)+U I-)+U I-)aba bcbCCaaC 2 2、三相四线无功电能表的原理图、相量、三相四线无功电能表的原

19、理图、相量图图及计算式及计算式,90UUUabbccaIIIcab跨相接线低压直接接入低压直接接入 三相四线无功电能表的三相四线无功电能表的现场接线图现场接线图 低压采用低压采用TATA接入接入 电能表的型号电能表的型号类别代号类别代号组别代号组别代号结构代号结构代号功能代号功能代号设计序号设计序号辅助说明辅助说明D-电能表电能表D-单相单相S -全电子式全电子式Y-预付费预付费阿拉伯数字阿拉伯数字字母或数字字母或数字S-三相三线三相三线F-复费率复费率(厂家代号厂家代号) （附加标注）（附加标注）T-三相四线三相四线D-多功能多功能B-标准电能表标准电能表I-载波抄表载波抄表Z-最大需量最大

20、需量X-无功电能无功电能5-4 电能表的使用电能表的使用 （b）全电子电能表）全电子电能表 （a）机电一体化电能表）机电一体化电能表 电能表的铭牌示例电能表的铭牌示例额定参数包括电流和电压的额定值额定参数包括电流和电压的额定值 额定电流又分为标定电流额定电流又分为标定电流 和额定最大电流和额定最大电流 。标定。标定电流是计算负载的基数电流值，额定最大电流是电能表长期工电流是计算负载的基数电流值，额定最大电流是电能表长期工作，而且误差与温升完全满足技术条件的最大电流值。如作，而且误差与温升完全满足技术条件的最大电流值。如5(20)A，10(40)A，31.5(6)A，30.3(1.2) A等等，

21、前面的等等，前面的数字是标定电流数字是标定电流 ，括号中的是额定最大电流，括号中的是额定最大电流 ，乘号前面的，乘号前面的3表明是三相表。表明是三相表。 IbImax 直接接入式电能表的标定电流，应按正常运行负荷电流直接接入式电能表的标定电流，应按正常运行负荷电流的的30%选择；经选择；经TA接入的电能表，其标定电流不宜超过电流接入的电能表，其标定电流不宜超过电流互感器额定二次电流的互感器额定二次电流的30，其额定最大电流应为电流互感，其额定最大电流应为电流互感器额定二次电流的器额定二次电流的120。电流互感器额定二次电流为。电流互感器额定二次电流为5A和和1A时时,电能表的额定电流分别选择电

22、能表的额定电流分别选择1.5（6）A 和和0.3（1.2）A 。 电压额定值，单相表为电压额定值，单相表为220V；低压三相表为；低压三相表为3220V380V；高压三相表为；高压三相表为3100V或或3100/V。电能表常数和脉冲常数电能表常数和脉冲常数 电能表常数用电能表常数用A表示表示(也有用也有用C表示的表示的)，它是电能表计度，它是电能表计度器的指示数和转盘转数之间的比例值。如器的指示数和转盘转数之间的比例值。如A=400rkWh，其中其中“r”表示转盘转的表示转盘转的“圈圈”数，电能表常数在这里的意义数，电能表常数在这里的意义是用户每消耗是用户每消耗1 kWh电能，对应于转盘转电能，对应于转盘转400圈。圈。 脉冲常数出现在全电子电能表或机电一体化电能表的铭脉冲常数出现在全电子电能表或机电一体化电能表的铭牌上，它是电能表数字显示的电能数和对应的脉冲数之间的牌上，它是电能表数字显示的电能数和对应的脉冲数之间的比例值，也用比例值，也用A表示。如表示。如A =1600impkWh，其中，其中“imp”表示表示“多少个脉冲多少个脉冲”。电子式电能表的面板上有个发光二极。电子式电能表的面板上有个发光二极管，随着用户用电，它不停闪烁着