三相三线、三相四线电能表接线方式下的计量分析及措施

三相三线、三相四线电能表接线方式下的计量分析及措施

张佳

（深圳供电局有限公司）

摘要：分析了三相三线电能表的有功功率、三相四线电能表的有功功率及三相三线与三相四线电能表两者之间的计量误差，为各种回路正确采用计量电能表提供了依据；并针对减少计量误差提出几点措施。

关键词：中性点；三相三线；三相四线；有功功率；计量误差

前言：电能表作为衡量电能的计量仪器，其技术性要求很高，既要求精确、更要求稳定，并保证长期可靠运行，并且随着我国电力市场的逐步建立和完善，电力系统越来越复杂，作为电力系统重要组成部分的电能表受到了越来越多的关注。在工业用户的电力系统中，电能表从性能上要满足恶劣的工作环境，电压高、电流大、负荷重等条件。然而，电能计量综合误差过大是电能计量存在的一个关键问题，它直接影响着公司的经济利益。因此，努力提高电能计量的综合准确水平，是一项刻不容缓的重要任务。本文通过对三相三线和三相四线电能表接线的分析，并提出几点措施希望对减小计量电能误差有所帮助。

一、三相三线、三相四线电能表适用范围

一般来讲，电能表的接线方式应与电力系统的中性点接地方式相适应。电力系统的中性点究竟采用何种接地方式，要根据整个电力系统的技术参数确定。一般将中性点接地方式分为中性点绝缘系统和非中性点绝缘系统两种方式。

通常情况下，110kV及以上的电力系统均为非中性点绝缘系统，电能表应采用三相四线接线方式。3kV至66kV系统多为中性点绝缘系统，电能表应采用三相三线接线方式。那么，在非中性点绝缘系统中采用三相三线电能表会有何影响，能否准确计量？在中性点绝缘系统中采用三相四线电能表会有何影响，是否能准确计量？首先应了解三相三线、三相四线电能表的计量原理。

二、三相三线电能表的有功功率

三相三线制只有三根相线，电能表中有两个计量元件，在一定程度上节约了成本，一旦出现二相负载不平衡的情况，就会导致测量不准确。大写字母A、B、C代表电压的一次侧，小写字母a、b、c代表电压的二次侧，两个电压互感器TV1、TV2的一次侧与二次侧构成V/V型接线，a、b相之间的相电压构成了第一元件的线电压Uab，c、b相之间的相电压构成了第二元件的线电压Ucb，TA1和TA2分别是第一元件和第二元件的电流互感器，Ia、Ic分别为第一元件和第二元件的相电流。在接线正确的情况下，三相三线有功电能表测得功率为第一元件和第二元件测得功率之和，即：

其中φ为相电压与之对应相电流的夹角。

三、三相四线电能表的有功功率

三相四线制在三相三线制的基础上增加一根零线，可以适应与三相不平衡供电和单相供电。三相四线有功电能表接法与三相三线电能表接法不同主要表现为是由三个元件构成，而且B相电压中增加一个电流互感器TA2，并把三个元件与N线相连，如果漏接了零线，在三相负载不对称时计量会出现偏差。TV1、TV2、TV3和TA1、TA2、TA3分别为三个元件的电压互感器和电流互感器。在接线正确的情况下，三相四线有功电能表测得功率为三个元件测得功率之和，即：

其中φ为相电压与之对应相电流的夹角。

四、三相三线电能表接入三相四线计量电路

三相三线电能表第一元件接电压Uab、电流Ia,第二元件接电压Ucb、电流Ic,总功率，而三相四线制计量的电路，负荷一般不平衡，其中，得出，总功率为

三相四线正确接线计算功率为，即。

当三相平衡时In=0,因此三相四线计量电路采用三相三线电能表能够准确计量；当三相不平衡时，理论上合成电流In与Ub之间的夹角β可以成任意角度。所以有以下结论：①当0°≤β<90°时，为正，三相四线计量电路采用三相三线电能表计量，三相三线电能表会少计电量。②当90°<β≤180°时，为负，三相四线计量电路采用三相三线电能表计量，三相三线电能表会多计电量。

因此三相四线计量电路采用三相三线电能表可能多计电量也可能少计电量，也可能准确计量。

五、三相四线电能表接入三相三线计量电路

三相四线电能表只接第一、第三元件，计量原理等同于三相三线电能表，三相四线电能表接入三相三线计量电路能够正常计量。

其实在三相三线计量电路中安装三相四线的电能表存在着很大的风险性,当三相三线计量电路的一次侧有一项接地(此动作为允许动作)时,在其二次侧会产生100V的电压。同时由于谐振的原因,二次侧的电压要高于100V,这样三相四线电能表的电压就要高于它的耐压。三相四线电能表的额定电压为57.7V,最大允许值为额定电压的130%即75.01V。这样电能表在一次侧单项接地时承受的电压将远高于其额定电压的最大值,这样就存在很大的烧毁电能表的危险。且使用三相四线电能表计量三相三线计量电路电量也可能会产生电能计量误差的隐患。

六、减小电能表计量误差的几点措施

由于现在负荷量与日俱增，为了提高企业的经济效益，必须加强电能量数据质量的要求，保证计量的准确性和可靠性。因此，要采取相应的措施来降低电能计量的误差。

1.对装表接电人员进行相关内容培训，提高装表接电人员的业务技能，严格按三相三线、三相四线电能表的接线图进行接线，避免在装表时发生错接线问题。

2.对电流互感器倍率大的回路，可以在系统监控后台查看电量的单位，要求系统管理人员仔细核对每条回路电流互感器的变比，保证与现场一致，为了确保电量的准确性，每个月持续几天对现场电量表和系统监控后台电量进行核对。

3.分析计量装置的误差。积极开展计量装置误差分析，并采取有效的预防措施，以最大限度地减少经济损失。

4.采用新的现场校验设备，测量电压值、电流值、相位角，以实测数据与电能表运行数据比较，以便快捷、正确地判断其错接线原因，更正错误接线，合理、准确的计量电能。

5.对于一些重要的计量点可采用减小综合误差的概念来进行电能表互感器误差的优化配置。如选配电能表时，应考虑互感器的合成误差使电能表的误差和互感器的合成误差相互抵消。

虽然三相三线和三相四线电能表在实际安装和接线中非常复杂，但在安装过程中需特别细心会减小错误接线的几率。每一个岗位都应尽职尽责，才能减少计量电能的误差，保证电能表准确计量。

七、结束语

本文通过对三相三线和三相四线有功电能表接线的分析，旨在减少现场高压计量装置的错误接线。为能够更好的保证电能的正确计量，也为以后的工作和接线方式能有更深刻的认识。除了上述内容，我们还必须严格按照规程规定，切实做好电能表、周期检定、轮换、随机抽检等相关环节的技术与管理工作。只有注重电能计量装置的全过程管理才能更加行之有效地从根本上保障计量的准确可靠和安全。

八、参考文献

[1]王健.三相三线和三相四线有功电能表接线的计量影响及改善对策.电子世界.2014

[2]徐二强、胡春兰、刘蕾、张可恩.电能表接线方式对计量准确度的影响分析和应用.电力设备.2008

[3]韩晓雷.三相四线电能表接入三相三线系统的安全隐患.内蒙古科技与经济,2012

[4]徐畅、王静.三相三线、三相四线电能表接线计量分析.电子测试.2018