三相三线有功电能表常见错误接线分析

摘要：电能计量装置的计量准确与否直接关系到供用电双方的经济利益，影响电力企业电费的及时回收，因此预防和避免电能表故障及差错成为电能计量工作的重要内容。文章通过分析电能表的电压、电流相量图，计算功率表达式及更正系数的方法，分析了典型的错误接线情况，并介绍了退补电量的计算方法，然后提出了错误接线的防范对策。

关键词：三相三线有功电能表;相量图;错误接线;电量追补;电能计量装置 文献标识码：A

中图分类号：TM933 文章编号：1009-2374（2016）04-0133-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.067

电能表是电能计量的重要器具，它的准确可靠直接关系到供用双方的利益，是供用双方关注的焦点，同时也是计量工作的重点。在日常、检测和维护工作中，经常接触到计量高电压、大容量的三相三线有功电能表错误接线。在这种错误的运行状态下，即使电能表和互感器本身的准确度很高，也达不到准确计量的目的。错误接线常常会使计量的电能值发生错误甚至无法计量，严重的还可能造成人身伤亡或仪器仪表、设备的损坏，同时也会给企业带来一定的经济损失。因此判断和分析电能计量装置接线错误类型，并对错误电量进行准确计算，是保证供用电双方利益的关键。

1 三相三线有功电能表正确接线

在电力系统和电力用户中，计量装置的错误接线是有可能发生的，若有人为窃电的话，错误的接线更是花样百出。单相电能表或直接接入式三相表，其接线较为简单，差错少，即使接线有错误也比较容易发现和改正;而高压大工业用户所使用的经互感器接入的三相三线有功电能表，则比较容易发生错误接线。因为是电流、电压二次回路两者的结合，再加上极性反接和断线等就有很多种可能的接线方式。

1.1 三相三线有功电能表的正确接线

图1是三相三线有功电能表经电流互感器和电压互感器计量系统中有功电能表的接线图：

在没有中性线的三相三线系统中，IU+IV+IW=0，因此不论负载是否对称，都可以不用其中一相电流就能准确计量三相电能。

不论负载是否对称，三相三线有功电能表计量的功率是元件1和元件2各自计量的功率之和，即电能表计量的功率表达式是P=UUVIU+UWVIW。

1.2 三相三线有功电能表接线的判别方法

对于三相三线有功电能表的带电检查，需要经过对相关数据的测量和对各相量的分析，才可以得出错误接线的接线方式。在这里，我们主要分析的是电能表有计量的情况，在此情况下需要测试的有关数据有各线电压值、电流值、UUV与IU相量夹角、UWV和IW的相量夹角、UUV与UWV的相量夹角。具体分析步骤如下：

三相三线带电线路检查，相关数据测量。需要测量的数据有：（1）测量电能表接线盒上各线电压：UUV、UVW、UWU;（2）测量各电流值：IU、IW;（3）测量相关相角：UUV与IU相量夹角、UWV和IW的相量夹角、UUV与UWV的相量夹角。

根据以上步骤可画出相量图，计算得出功率表达式。

1.3 正确接线的相量图

根据上述步骤，可画出正确接线情况下的相量图如图2。

三相三线（两元件）有功电能表计量元件1和元件2计量的功率分别是：

1.4 错误接线的更正系数

错误接线的更正系数K是在同一功率因数下，电能表正确接线应计量的电能值A与错误接线时电能表所计量的错误电能值之比，即：

根据上述公式，K可以理解为，正确接线应计量的电能值A是错误接线时电能表实际记录的错误电能值的多少倍，所以根据K和就可以算出正确的电能值，从而进一步计算应退补的电能值。

K的值存在以下规律：（1），表明计量装置少记电量;（2），表明计量装置计量正确;（3），表明计量装置多记电量;（4），表明计量装置反转。

2 常见错误接线及更正系数

2.1 短路及开路

依据1.2三相三线有功电能表接线的判别方法，测量各个数据，判断电能表接线是否存在问题，首先应判断电能表接线是否存在开路和短路情况：（1）如果测量出的电压缺少UUV或UVW项，即UUV或UVW的值为零，则可能是U相或W相开路;若电压值UUV、UVW为1/2倍的额定电压值，则可能是V相电压开路。（2）如果测量出的电流IU、IW有一项缺项，即有一项测量值为0，则可能是对应的电流线路有短路。

2.2 电压回路接线错误

2.2.1 接入电能表电压端钮相序为U、W、V。接入电能表电压端钮相序为U、W、V时，其接线图和相量图如图3所示：

由图3可知，第一元件电压UUW和电流IU的夹角为，第二元件电压UVW和电流IW的夹角为，得到错误接线的功率表达式和更正系数：

错误接线时的功率表示此时电表停转，无法通过更正系数来求得正确接线时的功率，为追收电费带来一定程度的障碍。

2.2.2 接入电能表电压端钮相序为V、W、U。接入电能表电压端钮相序为V、W、U时，其接线图和相量图如图4所示：

由功率表达式可推导出：（1）当负载为感性且时或负载为容性且时，表计量正确，但后者使表反转。（2）当负载为感性且时，表不转;当时，表反转。

2.2.3 接入电能表电压端钮相序为W、V、U。接入电能表电压端钮相序为W、V、U时，其接线图和相量图如图5所示：

错误接线时的功率表示此时电表停转，无法通过更正系数来求得正确接线时的功率，为追收电费带来一定程度的障碍。

2.3 电流回路接线错误

2.3.1 U相电流短接。

由图6可知，加在第一元件的电压和电流分别为UUV和-IU，其夹角是;第二元件上的电压和电流为分别为UWV和IW，其夹角是，所以该错误接线的功率表达式和更正系数分别为：

由功率表达式可推导出：（1）当时，电表不转，无法通过更正系数来求得正确接线时的功率。（2）当负载为感性且时，计量正确;负载为容性且cosφ=0.5时，表反转，K=-1。（3）负载为感性，时，表正转;负载为容性，时，表反转;（4）当时，表快;当时，表慢。

2.3.2 W相电流反接。

由图7可知，加在第一元件的电压和电流分别为UUV和IU，其夹角是;第二元件上的电压和电流分别为UWV和-IW，加在第二元件上的电流反向，故其夹角是，所以该错误接线的功率表达式和更正系数分别为：

由功率表达式可推导出：（1）当时，电表停转，无法通过更正系数来求得正确接线时的功率。（2）当负载为感性且时，表反转，K=-1;负载为容性且时，计量正确。（3）负载为感性，时，表反转;负载为容性，时，表正转。（4）当时，表快;当时，表慢。

2.3.3 U、W两相电流互换。

（

由图8可知，加在第一元件和第二元件上的电压分别为和，由于U、W两相电流互换，所以电流向量分别为和。第一元件电压和电流的夹角为，第二元件电压和的夹角为，所以该错误接线的功率表达式和更正系数分别为：

错误接线时的功率表示此时电表停转，无法通过更正系数来求得正确接线时的功率，为追收电费带来一定程度的障碍。

3 差错电量的退补

对电能表错误接线进行分析的目的之一就是依据错误接线的计量情况求出实际电能值，使差错电量得以退、补。

“退补电量”指的是根据计量装置故障接线时所计量的错误电能值，计算用户的真实用电量A，并且退还多交电费或补齐少交电费的过程。

退补电量的计算公式为：

在计算错误接线功率的时候，代入的电压和电流值，必须是在错误接线时间段内电压和电流测量值的算术平均值。三相三线电能表应以线电压代入计算，三相四线电能表应以相电压代入计算。

另外还存在一种情况，当错误接线功率时，电能表不转动，更正系数在实数范围内无法求出，不能根据上述计算公式来确定退补电量。此时应认真复核分析，弄清发生错误接线的时间，再与用户充分沟通，以错误接线前的平均用电量作参考来进行电量的退补。

4 错误接线防范对策

相量法是检查三相三线有功电能表接线是否正确的有效工具，但相量图法有一个缺点就是它要求电能表已经投入使用，有电压和电流。但是在电能表的安装和验收时通常电能表还未投入使用，所以验收时可做升流实验来初步判断接线是否正确。

严格规范电能计量装置的安装，确保电能计量装置无缺陷投入运行是防止电能表错误接线的有效手段。根据规范安装电能计量装置，防范错误接线的要求，提出以下对策：（1）严格按照相关规程进行计量装置的设计审查、安装和验收，严防出现互感器错发、错装或同一组互感器变比不同等恶性差错。（2）加强电能表、互感器二次回路、二次负荷的现场检验，以便及时监督检查发现问题。（3）封闭电能计量装置的关键部位，采用高质量的牢固铅封，防止人为更改计量装置接线。（4）推广使用误差稳定、精确度高、性能优良的计量产品，制定电能表检定、检修工作质量标准，加强各工序工作质量监督，完善实验制度，提高检定工作质量。（5）完善计量管理制度。一是明确工作要求，使电能计量各个环节的工作条理有序，职能层次分明，减少各个环节工作的重叠和漏洞，提高整体工作效率;二是使电能计量管理标准化、精细化、专业化，使每一项工作有章可循，有据可查，并且有人负责和监督。

5 结语

电能计量装置正常运行及其故障接线分析和判断，是计量技术工作中极其重要的组成部分，计量装置的规范化管理也是供电企业必须解决的一个难题，这其中包括对检定、安装、运维等众多环节的深层次理解和对这些环节高标准的审查。只有这样，才能减少计量装置的故障发生率，为客户提供更加优质的服务，为国家节省更多的自然资源，并为企业创造更高的经济效益。

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