电能计量装置

电能计量装置接线检查与退补电量的计算

奎屯电业局孙庆忠请问秤准？还是秤不准？真头疼！！！简介请问采集系统建设中会出现错误接线情况吗？调查进行电能计量装置接线检查与退补电量的计算非常重要！学员装表接电工、用电检查员学习目标1、了解电能计量装置的基本知识，掌握相量图的画法和基本三角函数的换算关系。2、掌握单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表的接线图和相量图的正确画法。3、能够根据相量图进行电能计量装置的接线检查并计算出退补电量。

重点误接线分析、误接线判断、误接线退补电量计算。课时4个课时，总计4小时。教具微机、投影、误接线模拟操作台、双钳相位伏安表、相序表。教学设计表模块一基本知识介绍模块二电能计量装置常见故障分析模块三电能计量装置的错误接线检查模块四电能计量装置退补电量的计算教学内容模块一基本知识介绍相量及相量图

交流电路各相量的关系基本三角函数关系电能计量装置基本知识电能计量装置基本知识

（一）、电能计量装置的概念电能计量装置：是由电能表、互感器（电流互感器、电压互感器）、电能表到互感器的二次回路三部分组成。（二）、各部分的作用分别为：

1、电能表的作用：也叫电度表，是电能计量装置的核心，是计量负载消耗的或电源发出的电能。电能表型号：1位D-电能表；2位表示相线：D-单相、S-三相三线有功、T-三相四线有功；3位表示用途D-多功能、F-复费率、M-脉冲、S-全电子、Y-预付费、Z-智能电能表；4位设计序号用阿拉伯数字表示。电能表铭牌：以哈尔滨电能表DD105型为例，220V表示额定电压，1.5(6)A表示额定电流为1.5A，最大电流为6A，50HZ表示额定频率，6400ipm/kw.h表示计6400个脉冲为一度电。2、互感器的作用：（1）扩大电能表的量程。电压互感器把高电压变换成低电压，电流互感器将大电流变换成小电流。（2）减少了仪表的制造规格。除直接接入式电能表外，电流二次回路均以5A为主，电压二次回路均以100V为主。（3）隔离高电压、大电流，保证了人员和仪表的安全。互感器分为电流互感器和电压互感器（1）电流互感器型号：第一个字母：L-电流互感器第二个字母：A-穿墙式；F-多匝式；R-装入式；B-支持式；Y-低压；M-母线式；Z-支柱式；D-单匝式；Q-线圈式第三个字母：C-资绝缘；S-速饱和；G-改进型；K-塑料外壳式；W-户外式；M-母线式；Z-浇注式第四个字母：B-保护式；D-差动式

电流互感器两种典型接线IaIbIcINABCIaIc不完全星形接线（V）完全星形接线（Y）ABC（2）电压互感器型号：第一个字母：J-电压互感器第二个字母：D-单相；S-三相；C-串级式第三个字母：J-油浸式；G-干式；C-磁绝缘；R-电容式；Z-浇注绝缘第四个字母：W-五铁芯柱；B-带补偿角差绕组；J-接地保护

abcABC两台单相电压互感器典型V/V接线3、二次回路的作用

电压二次回路是指电压互感器、电能表的电压线圈以及连接二者的导线所构成的回路。由于连接导线阻抗等因素的影响，电能表电压线圈上实际获得的电压值往往都小于额定值（220V、380V、100V），二次电压回路电降的大小直接影响电能计量的准确度。电流二次回路是指电流互感器二次线圈、电能表的电流线圈以及连接二者的导线所构成的回路。电流互感器的二次负载包括二次连接导线阻抗、电能表电流线圈的阻抗、端钮之间的接触电阻等。它直接影响电流互感器的确度等级。相量及相量图（一）、相量1、概念：是正弦交流电的一种表示方法，和复数对应。2、符号表示：交流电有效值符号上加圆点。例如：

3、数学表达式：用复数的极坐标表示。例如：

“220”——表示该交流电压有效值为220V；“30”——表示该交流电压初相角为30度。

以上两数值为正弦交流电的两要素。（二）、相量图复数矢量复平面相量向量相量图相量图的一般画法：1、对应关系：相量式中数值对应向量的长短；角度对应向量的箭头方向。2、参考相量：是指初相角为“0”度的相量。3、画相量图时：先量角度(正角-逆时针转，负角-顺时针转）；再量长度（同一种物理量有比较）举例：参考同一相量图中（三）、相量的加减1、矢量多边形法则

将多个矢量相加时，可将各矢量头尾相接，最后的和矢量是从第一个矢量的头指向最后一个矢量的尾。2、举例已知：，求：，。（1）、（2）、交流电路各电流电压相量的关系（二）、三相交流电路线电压和相电压的关系（星形连接时）1、一般关系（一）、单相交流电路电压电流关系2、对称关系相量图感性时

＞0容性时

＜0纯电阻性时=0相量图(以作为参考相量---铅垂位置)Ua.Ub.Uc.Uab.Ubc.Uca.（三）、对称三相交流电路的电流电压的相量关系1、相电流与相电压的关系2、各电流电压的相量关系基本三角函数关系（一）、正角和负角ⅡⅠⅢⅣⅠ、Ⅱ象限——正角0~180oⅢ、Ⅳ象限——负角0~-180o（二)、角的三角函数值符号sincostgctg++++++++--------函数-

sin

cos

tg

ctg(三)、任意角的三角函数(四)、三角函数换算公式了解电能计量装置、相量图、基本三角函数的基本知识。掌握相量图的基本画法。能够正确认清各交流电路的相量图。本节小结模块二电能计量装置常见故障分析

单相电能表的接线

三相三线电能表接线

三相四线电能表的接线

互感器的接线分析单相电能表的接线一、单相电能表的正确接线序号接线方式计算倍率公式1一进一出直接接入方式不需计算用本身倍率2二进二出直接接入方式3经电流互感器的电压线和电流线共用方式b=BKIKV/KLKY其中：KI——实用电流互感器变比KV——实用电压互感器变比KL——表本身电流互感器变比KY——表本身电压互感器变比B——表本身倍率4经电流互感器的电压线和电流线分开方式5经电流互感器和电压互感器的电压线和电流线共用方式6经电流互感器和电压互感器的电压线和电流线分开方式1、单相电能表直接接入式（2）、接线原则：

IANUANAN（3）、相量图（4）、计量功率φ（1）、接线图P=U×Icosφ=UIcosφ﹡﹡

UAN·IAN·..2、单相电能表经电流互感器接入式（1）、接线图

（3）、计量功率

P=U×Icosφ=UIcosφ﹡﹡（2）、接线原则﹡﹡二、单相有功电能表的错误接线1、火线和零线互换（1）、接线图（2）、接线原则：（3）、相量图（4）、计量功率P′=UNAINAcosφ=UIcosφ（5）、结论：电能表正转，当负荷侧接地易漏计电量。NAφUAN·IAN·INA·

UNA·﹡﹡2、电压钩断开或接触不良（1）、接线图（2）、接线原则（3）、相量图（4）、计量功率

P′=IUcosφ=0（5）、结论

电表不转ANI·﹡﹡3、电流互感器二次侧短路（1）、接线图

（3）、计量功率

P′=IUcosφ=0

（4）、结论电表不转﹡﹡（2）、接线原则**4、电能表极性接反（2）、接线原则：

（3）、相量图（4）、计量功率φ（1）、接线图ANP′=IUcos（1800-φ）

=-IUcosφIAN·

UAN·-IAN·1800-φ(5)、结论：电能表圆盘反转﹡﹡三相三线电能表接线一、三相三线电能表的正确接线1、三相三线低压电路有功电能的接线接线原则：

30+φ30-φ计量功率：P=IU〔cos（30+φ）+cos（30-φ）〕P=√3IUcosφ********UA·UAB·UCB·UC·Ic·Ia·Ib·UB·2、三相三线高压电路有功电能的接线UaUbUcIaIbIcUabUcb接线原则：30+φ30-φ计量功率：P=IU〔cos（30+φ）+cos（30-φ）〕P=√3IUcosφ************·······.二、三相三线电能表的错误接线1、电流回路错误接线（1）、电流互感器二次侧a相反接UaUbUcIaIbIcUabUcb接线原则:60+90-φ30-φ************计量功率：P′=IU〔cos（150-φ）+cos（30-φ）〕P′=IUsinφ-Ia正确计量功率：P=√3IUcosφ·········φ0°30°60°90°COSφ10.860.50功率P√3UI3/2UI√3/2UI0圆盘转数快较快较慢不转正确接线：P=√3IUcosφ错误接线：P′=IUsinφφ0°30°60°90°COSφ10.860.50功率P0½UI√3/2UIUI圆盘转数不转慢较慢快2、电压回路错误接线（1）、电压互感器二次侧Uab反接UaUbUcIaIbIcUabUcb接线原则：180-30-φ30-φ计量功率：P′=IU〔cos（150-φ）+cos（30-φ）〕P′=IUsinφUba************UaUbUcIaIbIcUabUcb接线原则：180-30-φ30+φ************Uba（2）、电能表电压进线ab相互接错计量功率：P′=IU〔cos（150-φ）+cos（30+φ）〕P′=0Uca3、电流回路和电压回路同时接错（1）、电压回路ab接错，A相电流互感器二次接反UaUbUcIaIbIc接线原则：30+φ30+φUba计量功率：P′=IU〔cos（30+φ）+cos（30+φ）〕P′=√3UI（cosφ-√3/3sinφ）Uca************-Ia

三相四线电能表的接线一、三相四线电能表的正确接线UaUbUcIaIbIc计量功率：P=P1+P2+P3=3IpUpcosφ************二、三相四线电能表的错误接线1、电流回路短路故障（1）、电流回路一相短路UAUBUCIaIb=0Ic计量功率：P′=P1+P3=2IpUpcosφ少计1/3的电量************（2）、电流回路两相短路UBUAUCIa=0IbIc=0计量功率：P′=P2=IpUpcosφ

少计2/3的电量************（3）、电流回路三相短路UBUAUCIa=0Ib=0Ic=0计量功率：P′=0电能表停转************2、电压回路开路故障（1）、电压回路一相开路UBUA=0UCIAIBIC计量功率：P′=P2+P3=2IpUpcosφ少计1/3电量************（2）、电压回路两相开路UA=0UB=0UCIAIBIC计量功率：P′=P3=IpUpcosφ

少计2/3的电量************（3）、电压回路三相开路UA=0UB=0UC=0IAIBIC计量功率：P′=0电能表不转************3、电流互感器二次极性接反（1）、一相电流反接ABCNINUAUBUCIAIBIC-IA计量功率：P′=IpUpcos（180-φ）+IpUpcosφ+IpUpcosφ=IpUpcosφ

180-φφφ.（2）、两相电流反接UAUBUCIAIBIC-IA计量功率：P′=IpUpcos（180-φ）+IpUpcos(180-φ）

+IpUpcosφ=-IpUpcosφ

180-φ180-φφABCNIN-IB.（3）、三相电流反接UAUBUCIAIBIC-IA计量功率：P′=IpUpcos（180-φ）+IpUpcos(180-φ)+IpUpcos（180-φ）=-3IpUpcosφ

180-φ180-φ180-φ-IBABCNIN-IC（5）、三相电流电压不同相UAUBUCIAIBIC

120-φ120-φ120-φ计量功率：P′=IpUpcos（120-φ）+IpUpcos

（120+φ）+IpUpcos（120-φ）

=3IpUpcos（120-φ）ABCNIN（6）、A、B两相电流电压不同相，A相电流反接UAUBUCIAIBIC计量功率：P′=IpUpcos（60+φ）+IpUpcos

（120+φ）+IpUpcosφ

=UpIp（

cosφ-√3sinφ）ABCNINU0

60+φ120+φφ-IAABCNINUn(7)、电压线圈中性点与电路中性线断开P'=IAUAcosφ+IBUBcosφ+ICUCcosφ=IAUANcosφ+IBUBNcosφ+ICUCNcosφ-UN（IA+IB+IC）cosφN三相平衡：

P=P'三相不平衡：

误差：ΔP=UNINcosφN结论：电能表反应的功率比实际功率少计ΔP

。中性线一定要接牢。互感器的接线分析

一、电压互感器

（一）、二次侧断线的分析

步骤：A、选择仪表；

B、测量a、b、c各线电压；

C、根据测量数据判断有无断线。

Ubc=100VUab=Uca=0则a相断线

Uca=100VUab=Ubc=0则b相断线

Uab=100VUbc=Uca=0则c相断线

（空载时）abcABCV（二）、一次侧断线的分析

结果分析：一次侧断线相别接线方式二次侧电压UabUbcUcaA相V形接线Y形接线057.710010010057.7B相V形接线Y形接线5057.75057.7100100C相V形接线Y形接线100100057.710057.7abcABCabcABC**********（三）实例分析1、Vv接线时一次第一相熔丝断压2）、相量图Ua.Ub.Uc.Ia.Ic.Ucb.1）、分析：断开第一相电压时，Ua=0,故Uab=03）、计量功率：P′=P1+P2=0+UcbIc×cos（30°－Φ）

=UIcos(30°－Φ)Uab.2、Vv接线时一次第二相熔丝断压2）、相量图Uab.Ucb.Ua.Uab′.Ucb′.Ub.Uc.Ia.Ic.1）、分析：一元件二元件

Uab′.Ia.Ucb′.Ic.3）、计量功率：P′=P1+P2=1/2UacIacos(30°-Φ)+1/2UcaIccos(30°+Φ)=√3/2UIcosΦ3、星形（Y，yn）接线时电压互感器（一次断线）（1）、一次断A相2）、相量图ABCabc......Ua.Ub.Uc.Ia.Ic.Ucb.-Ub.1）、分析：一元件二元件

-Ub.Ia.Ucb.Ic.3）、计量功率：P′=P1+P2=UaIacos(60°+Φ)+UcbIccos(30°-Φ)=2/√3UIcosΦ（2）、一次断B相

2）、相量图ABCabc......Ua.Ub.Uc.Ia.Ic.1）、分析：一元件二元件

Ua.Ia.Uc.Ic.3）、计量功率：P′=P1+P2=UaIacosΦ+

UcIccosΦ=2/√3UIcosΦΦΦ（3）、一次断C相

2）、相量图ABCabc......Ua.Ub.Uc.Ia.Ic.-Ub.1）、分析：一元件二元件

Uab.Ia.-Ub.Ic.3）、计量功率：P′=P1+P2=UabIacos(30°+Φ)+UbIccos(60°-Φ)=2/√3UIcosΦUab.（三）、互感器的极性反接分析

1）、电压互感器为V形接线c相极性接反abcABCUaUbUc-UbcUabUacUac=-Uca=Uab-UbcUac=√3Uab=√3Ubc=√3×100=173结论：只要测的三个二次电压中有一个增加√3倍，就说明有极性接反的情况。Ubc-Ubc

2）、电压互感器为Y形接线a相极性接反UaUbUc-Ua-UbUcUbcUcaUabUab=-Ua-UbUab=Ua=Ub=100/√3=57.7Uca=Uc-(-Ua)Uca=Uc=Ua=100/√3=57.7Ubc=Ub-UcUbc=√3Ub=√3Uc√3×57.7=100结论：与a相有关的二次电压为原来的1/√3。abcABC-UcUb二、电流互感器（极性反接）

1、不完全星形接线（C相极性接反）ABCIaIcIaIbIc-IcIaIa+Ib-Ic=0Ib=-（Ia-Ic）Ib=√3Ia=√3IcIb结论：测量电流Ia、Ib、Ic，若一相电流比其它两相大√3倍，则有一组电流互感器极性接反。-Ib

2、完全星形接线（W相极性接反）IaIbIc-IcIN=Ia+Ib+（-Ic）=-2Ic结论：测量电流Ia、Ib、Ic和IN，若中性电流是相电流2倍，则有一组电流互感器极性接反。IaIbINABCIaIbIcIN掌握单相电能表、三相三线电能表、三相四线电能表接线图和相量图。能够根据错误接线图画出错误相量图。能够判断误接线形式。本节小结模块三电能表的接线检查及判断方法实负荷比较法力矩法逐项检查法相量图法（一）实负荷比较法 实负荷比较法也称瓦-秒法，是将电能表反映的功率（有功或无功）与线路中的实际功率比较，以定性判断电能计量装置是否正确。它是检查人员常用的一种检查手段。 实负荷比较法的检查方法是用一只秒表记录电能表圆盘转N（r）所需的时间t（s），然后根据电能表常数（一次或二次常数）求出负荷功率。 将计算的功率值与线路中符合实际功率值相比较，若二者近似相等，则说明电能表接线正确；若相差甚远，超过了电能表的准确度等级允许的范围，则说明该套计量装置接线有错误，在结合直观检查就可判断出用户有无窃电行为。负荷功率的计算公式如下：有功功率无功功率式中C—有功电能表常数，（一次或二次常数），r/kWhK—无功电能表常数，（一次或二次常数），r/kvarh【例2-1】某2.0级单相电能表，电能表常数为1250r/kWh，额定电压220V，标定电流5A，当负荷为一台1000W电炉时，圆盘转5圈，用秒表计时为12s，问该单相电能表计量是准确。解：该单相电能表计量的功率负荷实际功率该单相电能表相对误差因为该单相电能表准确度等级为2.0级，而20%>2%，因此该单相电能表计量不准确，可肯定判断一定是由接线错误引起的，若没有可信的客观原因，即可判断该用户有窃电行为。 实负荷比较法也可用比较时间来进行判断，即用测得的时间t与实际用的时间T来比较，以确定电能表的接线是否正确。

注意：实负荷比较法在使用时，要求负荷功率稳定，并且还需知道负荷的实际功率，在测试期间，负荷功率不应变化。（二）力矩法 力矩法就是将电能表原有接线改动，然后观察圆盘转速或转向的变化，以判断接线是否正确。1、断开v相电压 图2-1为三相三线有功电能表断开v相电压进线的接线图和向量图，此时电能表的接线方式：第一元件和第二元件分别接入为图2-1图2-1断V相电压法（a）接线图；（b）相量图三相电能表反映的功率为

如果断开v相后，电能表转速变为原来转速的一半，则可说明原来的接线是正确的。同样也可以用时间来判断，如果断开v相后，电能表转N（r）所需时间是未断v相前的2倍，则可判断原来的接线是正确的。 由于三相电压、电流不可能完全对称，负荷也存在波动原因，使得时间不会恰好是原来的2倍，只要在1.6—2.4倍之间，就可以认为接线是正确的，否则就为不正确。2、u，w电压（或电流）交叉 将电能表的电压进线u，w位置交换，如图2-2所示，三相三线有功电能表的接线方式：第一元件和第二元件分别接入为图2-2图2-1U、V交叉接线图（a）电压交叉；（b）电流交叉此时电能表反映的功率为 故交叉电压u，w线后，表不转，则说明原来的接线正确。 断v相电压法和交叉法虽简单，但当电能表中有v相电流流入时，用力矩法判断容易出线误判，因此只有在确认电能表中无v想电流时才能用力矩法。（三）逐相检查法 对于三相四线电能计量装置，除了可用实负荷比较法检查外，还可以用逐相检查法来判断用户是否有无窃电行为。 检查U相（第一元件）接线如图2-3所示，断开电能表的V、W相电压线，使第二、三元件失压，当U相负荷不低于额定值得20%时，如果电能表正转，则说明U元件接线正确，否则不正确。同理检查V相，应断开U、W电压线；检查W相，应断开U、V电压线，结果同上。图2-3图2-3检查第一元件（U相）接线图 上面介绍的三种方法只能定性判断用户有无窃电行为，而不知道具体窃电形式，使得追退电量无法进行，相量图法（六角图法）可以实现追退电量的计算。（四）相量图法 下面介绍一种利用钳形相位表和相序表一次检查电压、电流及电压电流间的相位关系，在第一步检查电压时如发现异常则先予以更正以该电压为参考相量，再继续检查，以三相三线有功电能表，电压互感器Vv接线，V相接地，电流互感器V形混相接线为例，其接线图及相量图如2-4所示。

图2-4图2-4三相三线有功电能表，TV采用Vv接线，TA采用V型混相接线（a）接线图；（b）相量图1、检查电压回路 （1）测量电压值。用电压档测电能表进线盒端子2、4、6间的线电压。如三个电压值接近相等，约为100V，则说明电压互感器极性正确或均接反；如三个电压值相差较大，且又明显小于100V，则说明电压回路存在断线或接触不良；当有173V，则说明有一只电压互感器极性接反。 （2）判断V相。因为在高供高量计量装置中，电压互感器均采用Vv接线，且都是二次V相接地。因此检查时将电压表一端接地，另一端依次触及电能表电压端子2、4、6，对地无电压者为V相。如电压表三次均指零，则说明无论是V形接线还是Y形接线，都无安全接地。若电压表三次均值示57.7V，则说明三相电压互感器是Y形接线，且中性点接地。（3）检查电压相序 ①用钳形相位表。以三相电流中任一相为参考相量，测出UV、VW、WU的相位差角，若依次落后120°，则三相抵押为U、V、W排列，若依次超前120°，则三相电压为U、W、V排列。 ②用相序表。用相序表的三个接线夹子分别接在电能表电压2、4、6端子上，结合已测出V相的基础上，确定三相电压的排列顺序。完成上述工作后，就可将电压相量绘制出来，且电压回路的错误也应判断正确。2、检查电流回路 用钳形相位表的电流档，可将电流值测量出来，以判断电流互感器极性有无接错，有无开路或短路故障。3、检查电压、电流间的相位关系 用钳形相位表分别测出电能表第一元件的电压与其电流之间的相位差及第二元件的电压与其电流之间的相位差，做好记录。4、绘制向量图 根据实测电压、电流及相位关系，按一定比例绘制相量图，然后根据相量图判断错误接线的类型。5、计算更正系数及追退电量 根据相量图写出错误接线时功率表达式，然后计算更正系数及追退电量。6、改正错误接线 改正错误接线时，应注意电流回路不能开路，电压回路不能短路。能够根据测量到的参数正确画出相量图和错误接线图。能够根据测量到的参数正确判断出错误接线形式。能够改正错误接线。本节小结模块四电能计量装置错误接线

退补电量的计算接线错误退补电量的计算倍率不符时退补电量的计算电能表超差退补电量的计算 当电能计量装置接线有错误时，必然会出现多计、少计或不计电量的问题。所以，经接线检查发现错误后，除应改正接线外，还应该更正电量。所谓更正电量就是根据错误期间的抄见电量，求出用户的实际用电量，并进行将多计的电量退还给用户，少计的电量由用户补交回来，即电量的退补。电量抄读 因为现场运行的电能表，有的是直接接入，有的是经电流互感器接入的，还有的是经电流、电压互感器接入的。这样从电能表上抄见的数字，并不一定是用户在该段时间内所消耗的电量数，因此，只有将抄见的电能表的表示数乘以实用倍率，才是真正的电量数。 若电能表始终正转，但后一次抄见示数小于前一次抄见示数，则说明计度器的字轮数字都从0—9翻转了一次，这时，应在后一次抄见示数前进位“1”。（一）接线错误退补电量的计算 退补电量也叫差错电量，其计算方法有以下三种。1、更正系数法 更正系数就是正确电量与错误电量之比，即W--电能表错误接线期间的抄见电量，kWh；W0--错误接线期间的正确电量，kWh；则实际电量为求更正系数G一般有以下两种方法： （1）实测电量法：将一只标准电能表按正确的接线接入错误电能表运行的电路中，选择同时运行一段时间，测得标准表和误接线电能表的电量W和W0，即可求出更正系数G。 （2）功率比值法：因为电能表计量的电量是与它反映的功率成正比，因此功率比值法的实施步骤： ①利用检查手段确定错误接线方式； ②画出相量图； ③写出P表达式； ④计算更正系数G； ⑤计算窃电期间的正确电量W0； ⑥计算差错电量△W。由此，经常用这种方法来计算退补电量【例3-1】一只三相四线有功电能表，V相电流互感器极性反接达半年之久，累计电量为2700kWh，如果三相电路对称，求错误接线期间的差错电量。解：正确接线时电能表反映的功率为错误接线期间电能表反映的功率为由于三相电路对称，所以则更正系数差错电量由于△W<0，即W<W0，说明该计量装置少计了5400kWh的电量，用户应补交电费。答：错误接线期间的差错电量为5400kWh。2、相对误差法 利用误接线计量装置的总体相对误差来计算差错电量，即原来的电能表仍按错误接线运行，再按正确接线方式接入一只标准电能表，选择常用负荷同时运行一段时间，就可得到误接线计量装置的总体相对误差W'--试验期间，误接线电能表计量的电能，kWh；W0'--试验期间正确接线电能表计量的电能，kWh；γ--误接线方式下，整体相对误差，%当电能计量装置的抄见电量为W时，正确电量为退补电量为W--误接线电能表计量的电能，kWh；W0--实际用电电能，kWh；△W--退补电量