劉超男,田雨辰,徐 東
(1.國家電網有限公司技術學院分公司,山東 濟南 250002;2.國網章丘供電公司,山東 濟南 250200)
隨著國家電網“三集五大”管理體系的建立和完善, 電網企業本身的管理已全部實現程序化和規范化。但對廣大用戶用電的檢查、稽查、防竊電等,一直存在較大的難度。究其原因:一是檢查人員的技術水平和檢查手段較弱; 二是錯誤接線以及各種竊電手段層出不窮。根據國家電網的不完全統計,我國每年由此產生的電費損失都在200 億元以上。所以,加強用戶用電的檢查,提高技術人員技術素質,減少電費損失是我們所面臨的迫切任務。
電能表的錯誤接線種類較多, 尤以三相三線電能表錯誤接線最為復雜。在不考慮電壓互感器(TV)、電流互感器(TA)斷線和短路的情況下,電能表電壓接線有24 種組合,電流有32 種組合,從而使電能表有768 種接線組合,除了一種是規范接線外,其余都是錯誤接線。 再考慮TV、TA 斷線和短路,錯誤接線種類將會超過18 432 種。
對于錯誤接線, 以往都是對這些錯誤接線一一進行羅列,即在已知電壓、電流錯誤接線的情況下進行分析。 但在現場工作中,電能表的電壓、電流錯誤接線往往是未知的, 這就需要一套科學的現場帶電檢測和分析方法。本文著重解決了容性負載下TV 二次V 相接地點失去時電能表表尾數據的測試問題、表尾測試數據的判斷方法問題以及表尾測試數據的分析方法問題, 即如何根據測試數據進行科學合理的分析,最后得出正確的結論。
根據國際電工委員會推薦的約定, 感性負載與容性負載的復功率表達參見圖1,分別為:
感性負荷:
容性負荷:
式中:U 為相電壓,V;I 為相電流,A。
圖1 虛平面上U 和I 的相量關系
基于上述約定方法得出的功率表達式為:感性負載下:
容性負載下:
由以上分析可知, 感性負載下, 電流滯后于電壓,功率因數角為正,即:ψu-ψi=φ;容性負載下,電流超前于電壓,功率因數角為負,即:ψu-ψi=-(ψi-ψu)=-φ。但無論是感性負載還是容性負載, 有功功率是一樣的。 感性負載時,負荷吸收無功功率,無功功率為正值;容性負載時,負荷發出無功功率,無功功率為負。因此,分析三相三線電能表錯誤接線時,感性負載下功率因數角為φ,容性負載下功率因數角為-φ,這樣得出的有功功率表達式都為正值, 而無功功率表達式感性為正,容性為負。
經TV、TA 接入的三相三線電能表,要分析其接線是否正確,首先需要進行表尾數據的測量,在未知接線的情況下,表尾端子定義如圖2 所示。
圖2 錯誤接線時表尾端子定義
在接線未知的情況下, 將三相三線電能表的表尾電壓端子記為U1、U2、U3,第Ⅰ、Ⅱ計量元件接入電壓分別記為U12、U32,接入電流分別記為I1、I2。 如圖 2所示。
V 相接地點失去(或不許測量對地電壓)時,具體測試步驟如下:
測試步驟共分為四步,具體內容見表1。
因為三相三線電能表所接電流互感器均采用兩只,且都是四線制接線,不存在V 相電流接入,所以,根據表尾測試數據,通過繪制相量圖,可分析判斷電能表接線方式。 具體分析方法見表2。
表1 三相三線電能表常見錯誤接線表尾數據測試步驟
表2 以 為參考相量時錯誤接線分析方法
表2 以 為參考相量時錯誤接線分析方法
步驟 內容 備注初步判斷,排除電壓、 電流回路短路、斷相等故障。一根據三相線電壓、 兩電流大小是否對稱,可初步判斷電壓、電流回路無短路、斷相等故障五 確定表尾接入電壓、電流根據相量圖中電壓、電流相量的“隨相關系”及無“無“相電流等特點確定表尾電壓、電流接入方式四 畫出電流相量 根據 12 與 1、 2 的相位差,確定表尾接入電流在相量圖中的位置三 畫出電壓相量以 1 為參考相量,根據電壓相序,按順時針或逆時針畫出其余兩相對稱電壓 2、 3,畫出線電壓 12 與 32 在相量圖中的位置確定電壓相序二根據 12 與 13 的相位差,判定表尾電壓接入相序。 30 位、120 差、300 差為正相序,60 相、240 序、330 序為逆相序
下面通過舉例說明上述方法的具體分析步驟。
某用戶負荷為容性, 月平均功率因數cosφ=0.89,三相三線電能表表尾電壓電流測量數據如表3所示,相位差測量數據如表4 所示,試分析該電能表接線方式并求出更正系數。
表3 電壓、電流測量數據表
表4 相位差測量數據表
由表3 可知,三相線電壓大小基本相等,無電壓回路斷相及TV 反接等情況;兩元件電流大小基本相等,電流回路無短路、開路等情況。
圖3 確定電壓相量
圖4 確定電流相量
由于三相三線電能表不存在V 相電流, 且相量圖中 U、V、W 的轉向始終為順時針。 圖 5 中,可看出與反向的之間有一個合理的夾角,即功率因數角φ,即兩者符合隨相關系,?和? 之間也有一個合理的夾角φ,即兩者也符合隨相關系,且電流超前于電壓φ 角,表明該負載性質為容性。
圖5 確定電流相量
電能表的正確接線是實現準確計量的前提,此方法依據表尾測量數據,運用相量圖法,將三相三線電能表涉及到的4 個參數繪制到相量圖中, 根據電壓電流的隨相關系, 準確定位電壓電流相量在圖中的位置,實現了快速、準確判斷分析三相三線電能表感性及容性負載下的錯誤接線, 大大縮短了用電檢查人員的接線分析、技術比武及現場查線時間,提高了工作效率,具有很高的推廣應用價值。