浅谈相位伏安法检查电能计量装置接线

浅谈相位伏安法检查电能计量装置接线

摘 要：相位伏安法是利用相位伏安表及相序表对现场运行中的电能计量装置接线进行检查，并根据所测得的电压、电流相量以及他们之间的相位关系来判断接线是否正确的一种方法。本文主要以10kV供电系统中普遍采用的高压三相三线电能计量装置为例，以其正确接线和相量分析为基础，简单介绍了运用相位伏安法检查电能计量装置接线的方法、步骤和有关注意事项。

关键词：相位伏安法 检查 电能计量装置 接线

前 言

电能计量主要用于电力商品的贸易结算和企业内部经济技术指标考核。电能计量的准确性直接关系着发电企业、供电企业和用电客户的经济利益。影响电能计量准确性的主要因素有两方面，一是电能计量器具（包括“两器一表”）的误差是否合格；二是电能计量装置的接线是否正确。而二者中接线是否正确尤为重要，因为错误接线将造成很大的计量误差。因此，如何检查和更正错误接线，是电能计量装置管理的重点工作，也是电能计量工作者必须掌握的基本技术技能和岗位职责的要求。

检查电能计量装置接线的方法很多，目前，随着相位伏安表的问世，相位伏安法以其功能齐全、安全可靠、测试准确、操作简捷、易学易会、适用范围广等诸多优势，越来越受到广大电能计量工作者的重视。正确运用相位伏安法要求计量人员必须熟知电能计量装置的正确接线及计量原理，能看懂电压电流向量图并进行简单的相量分析。

1 相位伏安表的使用

相位伏安表是一种既能测量交流电压、电流，又能测量电压和电流之间相位关系的电工仪表。

1.1 测量

测量前应通过旋转功能开关正确选择测量参数及量限。测量交流电压时，两根电压测量线中的红色线对应电能表的电压极性端，经电压互感器接入式电能表选200V量程，直入式电能表选500V量程；测量交流电流时，钳形电流互感器带红色“*”符号的一侧为电流输入端，量程应根据电能表标定电流选择。测量电压与电流之间的相位角时，功能开关旋转至[U1I2]位置，电压测量线接[U1]端纽，用2# 电流钳接[I2]端纽，测量结果为电流滞后电压的相位角。

1.2 注意事项

⑴ 不得在测量过程中拨插电压、电流测量线。

⑵ 测量电压不能高于500V。

⑶ 电流、电压的输入端与电能表的电流、电压极性端必须对应接线。

⑷ 测量参数[U1I2]时，对应的测量端纽为[U1]和[I2]；测量参数[I1U2]时，对应的测量端纽为[I1]和[U2]。

2 三相三线电能计量装置的正确接线及计量原理

由于电力供应中，用电量比重较大的主要是动力负荷，其供电方式多为三相三线的10kV供电系统。所以，该系统中，电能计量装置普遍采用三相三线接线方式。

三相三线电能表内部有两个计量元件，第一元件应接入电压Uab和电流Ia，第二元件应接入电压Ucb和电流Ic。通过在向量图中分析，可知它们各自的相位关系分别为（30°+φa）和（30°-φc）。电能表计量的总功率为两元件计量功率的代数和，且正确计量结果为：P = UIcosφ。

下面结合三相三线电能计量装置，简单介绍如何运用相位伏安法检查接线。

3 相位伏安法带电检查电能计量装置接线

检查电能计量装置接线，要从电能表计量原理入手。电能量是用电负荷消耗有功功率对用电时间的积分，而有功功率决定于三个要素：电压、电流及它们之间的相位角。所以，检查接线就是测量功率的三个要素，同时，也可以由此确定错功率表达式、计算更正系数和追补差错电量。

3.1 带电检查应注意的事项

⑴ 检查接线应遵照有关规程的组织措施、安全措施和技术要求进行，防止发生人身、设备事故。

⑵ 工作开始前，先拟定工作程序，然后按步骤进行。

⑶ 检查接线应认真、细致，对测量数据及电能表转动情况等做好详细记录，为追补电量的计算做参考依据，如：现场发现有功电能表反转，计算其错误功率及更正系数都应小于零，否则，说明检查结果或计算有误。

⑷ 检查接线前应明确负载情况：感性或容性、是否对称、cosφ的大致范围，且测量过程中，负载电流、电压以及cosφ应保持基本稳定。

3.2 检查步骤

3.2.1确定b相电压及电压相序

根据三相三线电能计量装置中，电压互感器V/V接线且二次侧b相接地的特点。首先将相位伏安表的一只电压线夹接地，用另一只电压线夹依次触及表尾的三个电压端纽，正常时有两端纽对地电压约为100V，另一端纽对地为0 V，此相电压即为b相电压。

b相电压确定后，a、c两相电压用相序表即可确定。

3.2.2 测量各线电压并判断电压回路故障

不论电压相序如何，都可以用相位伏安表的电压测量线分别测量三个线电压，正常情况时，它们近似相等且为100V左右，否则均为电压回路故障。

电压回路故障一般有两种，其一：线电压出现173V（即100 V），说明电压互感器一次或二次线圈极性接反，这种故障只能停电后检查确认并更正。其二：各线电压出现很大差异，说明电压互感器一次或二次回路中有断路故障。

造成电压回路断路的常见原因：①电压回路熔断器熔断；②互感器二次接线端纽、接线盒或接线端子排以及电能表表尾接线端纽未紧固或松动；③二次导线因受损伤或芯线断裂；④电能表电压线圈断线或引出线开焊。

3.2.3 测量各相电流并判断电流回路故障

用相位伏安表的钳形电流互感器分别测量电能表的两相进线电流I1、I2 ，再将两相电流线同时钳入钳口中测量。正常时，三个电流值应近似相等，否则可能是电流回路出现故障。

电流回路故障一般有三种，其一：电流互感器极性接反或电能表电流进出线接反；其二：电流互感器二次回路断线，此类故障应区别是二次开路还是二次电流公用线断线；其三：电流与电压相别不对应，如电能表第一元件应加Uab电压，通入Ia电流，若通入Ic就是相别不对应。

3.2.4 测量电压与电流的相位关系

通过前面的测量，可以检查出电能计量装置中电压、电流回路是否存在故障，也确定了接入电能表的三相电压的顺序，即确定了功率的其中一个要素---计量元件的电压。计量元件的电流如何确定呢？这就要依据电压电流向量图，通过电压与电流之间的相位关系来确定。

将相位伏安表的功能开关旋转至[U1I2]位置，用两根电压测量线接在前面已测定的电能表表尾的a、b电压端纽（注意：红色线接a相电压），目的是取电压Uab为参考相量。用钳形电流互感器钳入I1电流线（注意：红色“*”符号侧为电流流入），此时，相位伏安表应显示相应的数值，这个数值是I1电流滞后参考相量电压Uab的角度。通过可能出现的情况和向量图分析，即可从图1的相量关系中确定I1的实际电流。正常时，I1应为Ia，且Ia应滞后Uab的相位角为（30°+φ），因用电负荷功率因数一般在0.8～1之间，其功率因数角φ在0～40°之间，所以（30°+φ）应在30°～70°之间（如图1）。不正常情况有以下几种：

⑴ 相位角小于30°，说明线路无功过补偿，可以减少或暂停无功补偿，再测量。

⑵ I1可能是 -Ic、-Ia或Ic ，如图1所示，它们滞后Uab的相位角，按顺时针方向依次为（90°+φ）、（210°+φ）、（270°+φ）。

图1 三相三线电能表Uab与各电流间的相量关系
（略，详见《电工仪表与公用表计行业信息》第6期）

I1电流确定后，再将钳形电流互感器钳入I2电流线，与分析I1道理相同，先测量出I2电流滞后参考相量电压Uab的角度，在向量图中确定该位置的实际电流。例如：正常时I2为Ic，且Ic应滞后Uab的相位角为（270°+φ），当负荷功率因数为0.866时，则相位伏安表应显示300。

通过上述测量、分析，电能表计量功率的两个要素---计量元件的电压、电流确定了。将每一个计量元件的实际电压、电流相量正确标注在电压电流相量图中，就可以确定它们各自的相量夹角，即功率的第三个要素。据此，可以更改错误接线并计算更正系数。

下面对更改错误接线及计算更正系数做几点说明：

⑴ 更改错误接线前，必须将电流互感器二次回路短接良好，严防开路；将电压互感器二次回路断开或将电压线头做好绝缘，防止短路。

⑵ 改完错误接线后，要将应该恢复的部位全部恢复好，如电流短路片（线）全部拆除。然后再用相位伏安法复查更改后的接线是否正确。

⑶ 计算更正系数时，电能表两个计量元件所计量的功率分别是：每个元件所加电压相量的大小和流入电流相量的大小，以及它们相量角的余弦值的乘积。