失压对三相三线全电子式多功能电能表的影响
失压对三相三线全电子式多功能电能表的影响
摘要：当三相三线全电子式多功能电能表因计量电压回路异常发生失压时，由于多功能表的电压回路内部结构与传统机械电能表有所不同，本文从分析多功能表内部电压回路结构入手，讨论了三相三线全电子式多功能电能表发生失压时的运行状态，分析总结出计量更正系数的计算方法。
关键词：失压 三相三线 全电子式 多功能表 影响
电能计量装置作为计量电能的重要计量器具，在电力企业和客户的贸易结算以及企业内部经济技术指标考核等方面发挥着极其重要的作用。全电子式多功能电能表由于采用了先进的技术设计，具有精度高、稳定性好、功能强大、操作方便等特点，在实际生产中尤其是高压计量方面得到了广泛的应用。供电企业对绝大多数10KV以上的用电客户采用的是三相三线制供电方式，使用互感器配合三相三线全电子式多功能表计量电能。计量用电压互感器（以下简称PT）在运行中由于系统短时异常经常出现一次或二次保险熔断，导致计量二次电压回路失压而影响电能表的正常计量，事后在进行追补电量的计算时，由于全电子式多功能电能表电压回路内部结构和过去使用的机械式三磁通型感应系电能表大不相同，在分析失压对计量的影响时也应加以区分。如何准确计算电能计量更正系数及追补电量不仅关系到供电企业的合法经济利益，更关系到供电企业的社会形象。因此，讨论分析三相三线全电子多功能表在失压状态下的运行情况对电能计量实际工作有着重要的指导意义。
一．三相三线全电子式多功能电能表内部电压回路结构简述。 大多数三相三线多功能电能表内部电压回路采用的是三元件结构，即在表的每两个电压输入端钮之间均接有采样元件，如图1-1baZabZacZbc所示。电压采样元件除了进行电压采样外，还为表计内部集成电路提供工作电源。图1-1中a、b和b、c之间所接的分别为多功能表电压采样元件的等效阻抗Zab和 Zbc，它们主要的功能是将交流输入电压进行采样后输入电能表的计量芯片。为了提高表计的工作可c图1-1靠性在a、c之间也接入了一个电压采样元件Zac，它只用于为表计提供工作电源。在这种结构下，当任何一相失压时，均可保证多功能表的正常工作电源。而三相三线机械式感应系有功电能表只有两个电压线圈，分别接在a、b和b、c之间。正是由于这种结构上的差别，导致在失压时多功能表的运行状态和机械表不同，下面将分别进行讨论。
二．两只PT采用V/V型接线的情况。
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失压对三相三线全电子式多功能电能表的影响
（一）PT二次回路断线。 1. PT二次A相断线。
AaABaxax图2-1b在此故障情况下，二次电压回路的电路如图2-1所示。此
ZabZacZbccXAX时多功能表A、B相之间电压采样电路等效阻抗Zab和A、C相之间的Zac串联后再与B、C相之间的Zbc并联在Ucb上。Ucb＝100V，因为Zab=Zac=Zbc，所以加在表计A、B相之间的电压Uab=0.5Ucb=50V。多功能表第一元件输入的是0.5Ucb、Ia，
C第二元件输入的Ucb、Ic，相量图如图2-2所示。所以，此时多功能表所计有功功率的表达式为：
1UcbIacos(900??)?UcbIccos(300??)21?UI[cos(900??)?cos(300??)]2131?UI[?sin??cos??sin?]2223?UIcos?2PX?Ua90+IaaaUcb1/2Ucb30-cIcUc30c图2-2Ub更正系数为： GX?P?PX3UIcos?3UIcos?2?2 更正率ε＝GX－1＝1 。 2.PT二次B相断线。 PT二次B相断线时二次电压回路的电路如图2-3所示，Aa此时多功能表A、B相之间电压采样电路等效阻抗Zab和B、ZabABaxax图2-3bC相之间的Zbc串联后接在A、C相之间，Uac＝100V，因为ZacXAXZab= Zbc，所以有Uab=0.5Uac＝50V，Ucb＝0.5Uca=50V。多功能表的第一元件的输入是：0.5Uac、Ia，第二元件输入的0.5Uca、Ic，相量图如图2-4所示。所以多功能表的所测有功功率表达式为： ZbccC11UacIacos(300??)?UcaIccos(300??) 2211?UI[cos(300??)?cos(300??)]?3UIcos?22P?第 2 页 共 7 页 失压对三相三线全电子式多功能电能表的影响 UaIa更正系数为： GX?P?PX3UIcos? ?23UIcos?2IcUca1/2Uac30-cc更正率ε＝GX－1＝1 。 3.PT二次C相断线。 3030+aUb1/2Uca图2-4AaPT二次C相断线时二次电压回路的电路如图2-5所示，ZabABaxaxb此时多功能表B、C相之间电压采样电路等效阻抗Zbc和A、ZacXAXC相之间的Zac串联后再与A、B相之间的Zab并联在Uab上。Uab＝100V，因为Zab=Zac=Zbc，所以加在表计C、B相之间的电压Ucb =0.5 Uab =50V。多功能表第一元件输入的是Uab、Ia，第二元件输入的0.5Uab、Ic，相量图如图2-6所示。所以，此时多功能表所计有功功率的表达式为： Zbcc图2-5CPX?UabIacos(300??)?01UabIccos(900??)2bUaUaIa30+a1/2Uab1?UI[cos(30??)?cos(900??)]2311?UI[cos??sin??sin?]2223?UIcos?2更正系数为： 3090-IcUcc图2-6caUbGX?P?PX3UIcos?3UIcos?2?2 更正率ε＝GX－1＝1 。
（二） PT一次回路断线。
1. PT一次A相断线。 AaPT一次A相保险管熔断导致断线时的电路及二次电ZabABaxaxb压回路的等效ZacaZaxbZabZacZbcc图2-8电所B次XAX路如图2-7、2-8示，此时接在A、相之间的PT一Zbcc图2-7C-Ucb+第 3 页 共 7 页 失压对三相三线全电子式多功能电能表的影响
绕组失压，导致二次绕组ax无感应电势输出，则其可等效成一个阻抗Zax，从PT及多功能表的结构原理可知Zax的数值为欧姆级，只有几个欧姆，而多功能表的电压采样电路阻抗很大，至少为千欧级，所以有 : Zax< 3. PT一次B相断线。 PT一次B相断线时二次电压回路的电路分析结果和二次B相断线时的情况是一样的，其更正系数为2，具体分析过程在此不再赘述。 三．三只PT采用Y/Y型接线的情况。 （一）PT一次断线。 1．PT一次A相断线。 如左图3-1所示，当PT一次A相保险管熔断导致断线时，二次侧a点空载输出电势为零，因PT二次绕组的阻抗值远远小于电能表电压回路的阻抗值，则多功能表第一元件的输图3-1CcAaZabZacZbcBb入电压Uab变为－Ub，第二元件的输入不变，其相量图如图3-2所示。多功能电能表测量的有功功率的表达式为： UaIa-Ub30-IcUc30c图3-2Ubc60+aaPX?UbIacos(60??)?UcbIccos(30??)1UabIacos(60??)?UcbIccos(30??)3 1?UI[cos(60??)?cos(30??)]32?UIcos?3?更正系数为： Ucb P3UIcos?3G??＝?1.52P2UIcos?3XX更正率ε＝GX－1＝0.5 2. PT一次B相断线。 AaZabZacZbcPT一次B相保险管熔断导致断线时的电路及二次电压回路的等效电路如图3-3所示，此时二次侧b点空载输出电势为零，因PT二次绕组的阻抗值远远小于电能表电压回路的阻抗值，则多功能表第一元件的输入电BbCc图3-3压Uab变为Ua，第二元件的输入电压Ucb变为Uc，其相量图如图3-4所示。多功能电能表测量的有功功率的表达式为： 第 5 页 共 7 页