基于PEC-H3A校验仪的三相四线电能表防误接线方法分析

0引言

电能是当今社会生产生活的主要能源,电能表作为用户用电量的计量工具虽然是自动计量电能,但接线是从业人员人工操作安装的,所以接线质量因人而异。如何在大量的装表工作中保持电能表安装的正确性是一个值得研究的问题。从现场反馈的数据来看,三相四线电能表的接线非常容易出错。电能表接线如若出错,就会直接导致电能计量不准,影响电费的正确结算。为应对此种情况,即在保障工作量的情况下还要保证工作质量,杜绝人为因素导致的接线问题,十分有必要提供一套防误接线分析方法,让现场作业人员按图索骥即可^[1]。

1 三相四线电能表概述

1.1 电能表接线原理

三相四线电能表接线较为复杂,如图1所示,A、B、C、D四根电线分别为入户的三相电线及N线,序号①~⑨分别对应三相电能表A、B、C三根相线的端口接线柱,⑩表示接N线的两个接线柱。由于电能表就是用来测量三相电流和电压的装置,所以其内部就相当于内置了三组电流互感器和三组电压互感器。对于电流互感器,A、B、C三相进线的接线方式相同,本文对于接线方式的讲解就以A相进线为例。

由于电流是通过电流互感器测得的,A相进线是电流互感器的一次侧,因此需要将A相线接入电流互感器一次侧的一端,再从一次侧另一端将该相线接引出来,这样形成一个串联的回路,与之对应的具体接线形式就是:A相线进户前先接①端口接线柱,再从③端口接线柱引出来,A相线进入用户侧。对于电压互感器则需要并联接入,因此需要一个接地点即接N线,具体接线方式就是从A相线接一根电压采集点至端口②作为电压互感器的一次侧进线,再在其一次侧另一端接到端口⑩,通过端口⑩接N线形成回路。在实际作业中,电能表①②端口的接线柱是短接起来的,这样就不用额外接线作为电压的一次侧输入。因此,实际工作中三相四线电能表正确的接线就是A相线由端口①进入三相电能表后从端口③接入三相电能表;B相线由端口④进入三相电能表后从端口⑥接入三相电能表;C相线由端口⑦进入三相电能表后从端口⑨接入三相电能表^[2—3]。

1.2 接错线的影响

三相电能表对电能的计量实际上就是通过每相测得的电流和电压计算出功率,再乘以时间计算出具体的电能。功率计算公式如下:

式中:U_A、U_B、U_C分别为A、B、C三相电压;I_A、I_B、I_C分别为A、B、C三相电流;φ_A、φ_B、φ_C分别为A、B、C三相电流电压夹角。

由该公式可知,三相电能表的总功率为单相功率之和,单相功率的计算为每相的电流乘以各自的电压再乘以其功率因数。如果接线出现错误,就会使计算的数值与实际不符,因此会出现电能计量的错误,这将严重影响电费计价的正确性。

2 PEC—H3A校验仪概述

2.1 PEC—H3A校验仪简介

PEC—H3A校验仪是一款由北京同德创业科技有限公司生产的便携式三相电能表校验仪,如图2所示,其除了表体主体,还有三根电流钳表以及三根电压测量线。该校验仪功能强大,本工作只用到其测量U、I、P、Q、φ、F等电工参数的基本功能。

2.2 PEC—H3A校验仪使用方法

针对PEC—H3A校验仪的使用,首先使用前要对仪器的外观、合格证、试验证进行检查,确保其功能正常。然后进行接线,将测量电压的四根表笔分别插入校验仪电压输入端口的黄、绿、红、黑四个端口,再 将测量笔依次接入A、B、C、D三相出线端,同样,将电 流钳表分别插入校验仪电流输入端口的黄、绿、红三个端口,再分别将表笔按进线方向钳在表后的A、B、C三根相线上。此时,调整校验仪相应模式就会输出所测量的表后三相电压、电流、功率等;并且会输出六角图,根据现场的六角图可判断接线是否正确。通常正确接线的六角图如图3所示。

如图3所示,正确接线的六角图以A相电压为基准0°,U ̇_A、U ̇_B、U ̇_C三相电压应该顺时针排列且大约互成120°角,I ̇_A、I ̇_B、I ̇_C三相电流也应该顺时针排列且大约互成120°角。且由于用户负荷多为感性负荷,因此电流通常滞后电压一个角度即φ_A、φ_B、φ_C,且角度φ_A、φ_B、φ_C大致相等。

3 常见接线错误分析及防控措施

前文介绍了PEC—H3A校验仪的使用,可以知道该校验仪能够输出表后线路的电压电流六角图,而六角图能够直观地反映接线是否正确,只要对比校验仪所显示的六角图与正确接线六角图就可以轻松判断出本次安装接线是否正确。对于一些常见错误接线,六角图所展示的相量关系并不相同,电力工作者不仅要会判断接线是否正确,还要根据错误接线的六角图判断接线出现了何种问题,并做出改正即防误接线。下文对实际现场遇到的部分常见接线错误进行了总结分析。

分析一:某次测量得到的六角图如图4所示。

首先第一眼看去,本次测量所得六角图与正确接线六角图有很大区别,因此初步确认接线出现错误。接着根据具体测量数据进行系统性分析,本次测量线电压U₁₂=U₂₃=U₃₁=379V,相电压U₁=U₂=U₃=219 V,且结合图中电压相量可知电压相序为正相序。仪器测得电流I₁=4.7 A,I₂=5.1 A,I₃=5 A,且测量的电流互感器三相变比均为30:1,本次测量的基准电压取黄色表笔的测量值即U₁。I₁滞后U₁的夹角φ₁为20.1°,I₂滞后U₁的夹角φ₂为322.1°,I₃滞后U₁的夹角φ₃为261.3°。换算可得φ_A=20.1°,φ_B=202.1°,φ_C=21.3°。

综合判断,由于电压相位正确,其接线正确,由基准电压得到的φ_A、φ_B、φ_C与原本应该相差不大,结果却是φ_B与正确值相差了180°,由此可以判断出是B相接线反了。此时现场工作人员就可将B相电流进线和出线调转一下接线顺序以改正误接线。

分析二:某次测量得到的六角图如图5所示。

首先还是与正确六角图对比发现差距较大,初步断定接线错误,再仔细分析测量的数据。本次测量 相电压U₁=413 V,U₂=241 V,U₃=412 V,仪器检测相序 为正,仪器测得电流I₁=4.9 A,I₂=4.8 A,I₃=4.6 A,且测量的电流互感器三相变比均为30:1,本次测量的基准电压取黄色表笔的测量值即U₁。I₁滞后U₁的夹角φ₁为39.1°,I₂滞后U₁ 的夹角φ₂为156.5°,I₃滞后U₁ 的夹角φ₃为279.4°。

综合分析可知,本次测量的A、B、C三相电流为顺时针排列且大约互成120°角,无问题。由测量的电压值可知U₁、U₃为线电压,U₂为相电压,根据相量图5中电流相位标记的A、B、C三相相电压相量可以得知线电压U₁、U₃相位正确,但相电压U₂反向,故判断为B相电压相线与中性线接反了。此时现场工作人员就可将B相电压进线和中性线调转一下接线顺序以改正误接线。

分析三:某次测量得到的六角图如图6所示。

与正确六角图对比发现差距较大,初步断定接线错误,进而分析测量数据。本次测量线电压U₁₂=U₂₃=U₃₁=382V,相电压U₁=U₂=U₃=221V,仪器检测相序为逆,仪器测得电流I₁=4.9 A,I₂=5.1 A,I₃=4.7 A,且测量的电流互感器三相变比均为30:1,本次测量的基准电压取黄色表笔的测量值即U₁。I₁滞后U₁的夹角φ₁为309°,I₂滞后U₁的夹角φ₂为251.2°,I₃滞后U₁的夹角φ₃为197.4°。

综合分析可知,由于电压相序为逆,且元件一的电压为U_A,因此可以判断U₁=U_A,U₂=U_C,U₃=U_B, 电流互感器变比一致表示正常,由于图3中无I₁这条电流相量,且I₁相量与图3中的I_B大致反向,可以断定I_B接线反了。同理可得I_A接线也反了,因此此时有三点错误需要改正:一是调换元件二和元件三的接线位置,二是调换B相电流进出线方向,三是调换A相进出线接线方向。

4结束语

本文首先介绍了三相四线电能表及其工作原理和接线顺序,其次介绍了一款本单位现场用作三相四线电能表防误校核的工具,即PEC—H3A校验仪,详细介绍了该仪器的性能及使用方法,并且还针对性地给出了使用该仪器进行防误接线校核时的判断标准,即对比正确接线时的电流电压相位关系六角图。最后,根据实际工作数据,本文给出了三种常见的接线错误,将这三种接线下的六角图与标准图进行对比,找出不同点并判断出每种不同点对应的误接线情况,以便根据判断结果做出接线修正,成功高效地防止了三相四线电能表的误接线。

[参考文献]

[1]李明珠,孙苇庭,张梦瑶.三相四线有功电能表的几种误接线计量分析[J].电工技术,2020(22):126-128.

[2]张冲,于涛.分析装表接电过程中错误接线的原因和危害[J].电子测试,2019(17):110—111.

[3] 张强,于宁,崔晖,等.基于大数据的三相电能表错接线识别软件的设计实现 [J]. 电测与仪表,2018,55 (6):110—115.

2024年第16期第4篇