淺談逆相序對三相有功電能計量的影響

朱 迪

（廣東電網有限責任公司佛山供電局，廣東 佛山 528000）

0 引言

隨著經濟的發展，電力用戶數量與用電量隨之增加，計量的準確性不僅影響了電力企業的形象，而且與企業經濟利益息息相關。在電網運行中，由于局部地區大面積改造、切換線路、裝表接電等，因此三相電能表接線出現逆相序。對于三相供電線路來說，逆相序運行對單相設備來說沒有明顯的影響，但是對三相設備來說，通過正相序接線可以提高設備運行效率，如果是逆相序，會影響電能計量的準確度，應該采取有效的措施進行優化和改善。

1 逆相序的定義

當前，國家對電力行業給予了高度的重視，電網改造工作也不斷深入，在電能表計量管理方面也更加嚴格。在計量過程中，難免會出現誤差。究其原因，主要是電能表在運行時出現了故障，在電網改造過程中工作人員如果操作不認真或者忽視正逆相序等，很容易因接線不當導致計量誤差產生，出現逆相序。通常情況下，當前應用三相交流電按照電壓相位的次序可以分為A、B、C 3 種，依次用黃、綠、紅三種顏色標記。A 相超前B 相120°，B 相超前C 相120°，C 相超前A 相120°。按照以上順序，以ABC、BCA 和CAB 3 種為正相序，以ACB、BAC 和CBA 為逆相序。在日常應用中，可采用核相器等設備對三相間的角度進行分析，使電源的相序得以確定[1]。

2 逆相序對電能表計量準確度的影響

當前，計量電能表主要分為三元件和二元件2 種。根據計量原理的不同，分別對逆相序對電能表計量準確度的影響進行分析。

2.1 對三元電能表影響

在工作原理方面，三元電能表不但涉及相同類型有功電表原理，還涉及跨相90°無功電表原理?？缦?0°型電表接線中，元件一為A 相電流與UBC電壓，元件二為B 相電流與UCA電壓，元件三為C 相電流與UAB電壓。某元件流過哪相電流，電壓便取剩余兩相，也就是“跨相”，且電壓中超前相接電壓線圈的首端。有功功率為三相子功率之和，而每項子功率的數值均為電流、電壓以及相應cosθ 的乘積?？梢?，計算值單純與3 個電路系數相關，與三相相序之間無關聯，因此即便利用逆相序，也不會對三元件電表功率計量準確度產生不良影響。三元無功電表的連接方式為：選擇某個元件中帶有電流的一相，電壓取剩余兩相，這便是三元“跨相”。值得強調的是，元件電壓中超前相應與電壓線圈的前端相連；當電表以正相序連接時，三元無功功率便是任意一相電壓和與之相關的cos（90°-θ）的乘積；當電表以逆相序連接時，三元無功功率便是一相電壓和與之相關的cos（90°+θ）的乘積?？傊?，在三元無功計算時，正相與逆相的計算結果相同，只在方向上有所區別而已，可見三元電表計量準確性不會因為逆相序而受到影響。在實際測量中，電力企業可將正相與逆相絕對值相加，便可計算出用戶當月的用電功率[2]。

2.2 對二元電能表影響

該設備的工作原理與三元較為相似，不但涉及相同類型有功電表原理，還包括內相角60°的無功電表原理。眾所周知，正相序二元電表有功功率計量方式為電流經過一相電流、電壓相關余弦值的乘積。逆相序接線的二元電表計量有功功率分別為一相電流值、二元電壓值、相關余弦值乘積。當前，我國大部分地區10 kV 配電網能夠確保三相電路對稱，在低壓配電網中，二元電表的正相、逆相序有功功率均為兩相電壓相加之和，也就是電流、電壓與余弦值的乘積?？梢?，在此類有功電表中計量與相序的方向沒有較大關聯。對于內向角60°型來說，假設三相為ABC，其中A 相與元件一相連，電壓為Ubc，C 相與元件二相連，電壓設置為Uac。為了便于理論分析，可做出以下假設：當無功電表為正相序，A 段電壓相位超過B 段Ub120°，B 端相位超過C 端120°；當無功電表為逆相序時，A～C 3 端的電壓相位依次滯后120°；無論無功電表為正相還是逆相，所有相位均依次滯后60°。磁路損耗角不跟隨線路位置而改變，均為0。其中，當電表為正相序時，元件驅動力矩的計算公式為：2 個無功功率驅動力矩的和?？傭寗恿卦陔娐分袑ΨQ分布，當結構相同時，同樣是2 個無功力矩之和。當電表利用逆相序接線時，兩元件結構有所區別，電表驅動力矩應單獨計算，也就是相關正弦值、K 值的乘積。當元件結構相同時，假設K 值相同，無功電表總驅動力矩為兩元件力矩之和。

此類電能表在逆相序計量中，與正相序相比可大、可小、可相等，上述因素均與電壓、電流夾角相關。因此，在日常工作中應對逆相序問題給予高度重視。在局部地區電網中，阻感負載的指標為0.5。據調查，當出現大于0.5 的用電功率狀況時，無功電表便會加速旋轉。根據新下發的電費征收文件可知，在實際操作中便會存儲更多無功電量，多收取用戶電費，因此應根據實際情況，將多收取的電費退還給用戶。當功率因數不超過0.5 時，電表運轉速度變慢，根據實際電量值少收取電費，在說明情況后，根據實際情況補收電費差價。根據上述分析可知，此類設備在計量過程中可能受到正逆相的影響。在無功電表計量中，逆相序接線方式可能會超過或者低于正相許的計量。因此，在日常工作中，應加強對二元無功電表接線方式的重視，在收繳電費時加強與用戶溝通，使用戶明確電費的收取標準。在條件允許的情況下，還可以在征得用戶許可后，對無功電表的接線方式進行調節，使其變成正相序，使電表計量更加精準，也為后續工作開展提供更多便利。在實際應用中，針對100 kVA 以上的非居民用戶，其電費構成主要根據功率因數對電費進行調整，當二元電表接線為逆相序時，可結合實際情況退、補無功電量，并按照電費收繳規定進行退還或者補交。因此，供電企業在電網改造、裝表送電過程中應注重計量設備的相序問題，除用電設備接線進行調整之外，還要確保計量裝置的正相序接線，使電表計量更加準確[3]。

3 三相有功電能表逆相序計量誤差分析

電能表作為節能的關鍵計量器具，在國內外的應用十分廣泛。電能表能夠正確計量，不僅由自身精度決定，更關鍵的是電表校驗、運行方式與接線方式。該文通過案例分析的方式，闡述了三相有功電表逆相序接線的基本情況、計量誤差以及控制措施。

3.1 基本情況

以某變電所為例，在對電能表進行現場校驗時發現，在實驗室校表臺上校驗合格的三相三線電表存在嚴重的計量誤差，已經遠遠超出允許的誤差范圍。經過深入檢驗可知，該電源采用逆相序和連接，在正相序條件下校驗時電表合格，卻在逆相序狀態下運行，由此產生計量誤差。

3.2 誤差計算

從理論層面來看，正確的接線方式應該以三相負載為對稱，在此條件下無論是正相或者是逆相運行，計量結果均相同。在電路對稱狀態下，因為與U 相同，與I 的數值相同，所以根據圖1 內容，可利用以下公式進行能耗計算，正相序P 的數值為。根據圖2 中逆相序相量圖可對能耗值進行計算，P 值為。根據正負2 種計算結果可知，三相有功電表在正相或逆相狀態下運行時，計量結果均相同，電表均可正常旋轉。

事實上，三線電表在逆相序運轉時，受逆相序作用，會使計量誤差增加。對此，可以專門進行相應的實驗，對2 種接線方式下的電表誤差情況進行對比。為了使試驗更加可靠，在cosφ=1的狀態下進行驗證。采用DS 型號的電表，電壓值設置為3×100 V，電流值為3×5 A，儀表常數為1 800 轉/kW·h。根據試驗結果可知：因為三相電表在試驗室校驗時為正相序，因此元件之間漏磁通、轉盤渦流、附加力矩都可以通過操作者校正后，將誤差控制在合理范圍內。如果為逆相序應用，則以上因素的附加力度在大小、方向等方面存在變化，由于逆相序導致的計量誤差因電表類型的不同而改變。因此，正相序檢驗合格的電表，在逆相序應用時，雖然表計仍為正向運行，但是會產生計量誤差，且誤差值與負載電流值呈反比，這不符合規定要求，不能確保電能表的計量精準可靠[4]。

3.3 正確接線法

逆相序對三相電表計量誤差具有一定的影響，特別是對無功表的影響更是不容小覷，因此在電表接線過程中，應確保接入電壓為正相，使電能計度更加精準可靠，這對用戶和電力企業來說具有直接關聯。因此，應采用簡單科學的方式，對電表接線是否正確進行判斷，這對客觀實踐來說具有一定的指導意義。以三相電能表為例，這是電力系統中廣泛應用的電能計量工具。它帶有2 組驅動元件，在接線時應將第一元件的電流線圈與IA相電流接通，將電壓圈接入UAB電壓中；第二元件的電流與IC相相連，電壓線與UCB電壓相連。電度表的正確接法只有一種，但錯誤的接法卻多種多樣。在接線時，可從系統中直接獲取三相電壓，和，3 種依次排列后，還可以直接獲取6個電流，分別為±、±以及±，上述電流在2 組元件線圈中，每次用2 個排列，再將各類電壓與電流排列后共同融合在電能表中，通過數據排列組合的方式進行計算。據調查，電表錯誤接法可達200 余種。其中，部分錯誤接線均可使電表正走，導致現場判斷難度增加。雖然有許多錯誤接法的表格可以借鑒，但是在實際應用中仍然不夠簡便，在現場檢驗中的應用率較低。

圖 1 正相序電源相量圖

圖2 逆相序電源相量圖

根據理論與實際經驗相結合的方式，對正確快捷接線方式進行探討，主要檢查方式為：一方面，將任意2 根電壓線對調。對于任意正轉電能表來說，隨機對調3 次電壓進線，每次對調2 根，此時電表均會停止運轉，如果未能暫停運轉，則說明原本電能表的接線不正確。因為原本電表接線如果正確，在隨機對調2 根電壓線后，其功率值均會發生改變。經過3 次對調后，根據電表功率公式可知，如果原線連接正確，在對調電壓線后均會停止運轉；另一方面，通過3 次對調電壓線，如果電表3 次均停止運轉，意味著原本電表的接線可能正確，電表對調后電壓線就會停止運轉，這也是接線正確的必要條件，但并非充分條件。對此，還應該進行深入探究，具體措施為：先將B 相電壓斷開后，電表每分鐘的轉速為原本電表轉數的1/2。究其原因，在原接線情況下，斷開B 相電壓進線后，電表的轉速降低了50%。將A 與C 兩相電壓線對調后，此時電表停止轉動，再將電壓進線斷開，此時功率值未發生改變，但是方向相反，這意味著無論用戶功率因數是多少，在2 次斷線之后，電表的轉速要相同，但是轉向相反。通過以上分析，將電壓進線對調、斷開一相電壓后，對電表所處狀態進行檢驗，并且對電表接線是否正確進行判斷。在應用該方法時，因上述操作只能使電壓回路發生變化，不會影響電流回路，因此不會使用戶的正常用電受影響，更不會使電流互感器回路斷開，因此操作較為簡便，可以在現場靈活應用。

3.4 控制措施

為了提高設備計量準確性，應重視計量儀表的接線方法，最大限度地減少誤差，可以通過以下控制措施來完成：1）嚴格遵循電能表接線圖要求進行接線，盡量將電源相序進行調整，使電表在正相序條件下運行，且與檢驗時的相序一致，確保將誤差降低到最小狀態。對于三相電路相序來說，應該與接線圖相關規定相符，使電表誤差始終控制在合理區間內。2）對于部分相序改變難度較大的位置，務必要重裝校表。針對逆向狀態下的運行情況，應遵循電表在何種相序下運行，就在何種相序下進行調整的原則，即根據逆相序對電表計量的準確度重新校驗，將誤差始終控制在合理區間。使用不受相序影響、影響度較低的三相電表進行替換，如果存在相序補償裝置，經過替換后就可以使誤差得到有效控制。隨著科技飛速的發展，各類智能電表不斷投入應用，逐漸取代了以往的感應式電表，但是在實際運行中需要確保相序正確，這樣才可以提高計量精度，使計量結果更加精準可靠[5]。

4 結論

綜上所述，在電能表的實際應用中，如果接線方式不當，很容易導致計量精準度受到不良影響，為電費征收帶來麻煩。因此，在電能表裝配中應注意接線方式的正確性，避免逆相序的連接，統一采用正相序接線法，并派專業人員定期檢驗和校正，及時發現和解決問題，始終將計量誤差控制在合理范圍內，使計量結果精準可靠，避免供電企業因接線問題遭受損失。