电能计量培训.ppt

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                                                                     第一部分 基本知识介绍 第二部分 电能计量装置常见 故障分析 第一部分 基本知识介绍 一、 电气设备运行的一些参数 二、电气运行参数之间的一些关系 三、电能表的基础知识 一、 电气设备运行的一些参数 1、什么叫“电压”、“相电压”、“线 电压”？ 1）电压就是电路中两点间的电位差； 2）相电压：交流电路中，每相与零线 间的电压； 3）线电压：三相交流电路中，相与相 之间的电压 。 2、电流：自由电子流动就产生电流 3、有功功率：单位时间内发出或消耗电能 量大小（电能量与其他能量转换的速率） 4、无功功率：用来建立交变磁场的功率 5、功率因数：又叫力率，是有功功率与视 在功率的比值 6、感性负荷： 交流电通过带线圈设备时，线圈中存在 产生感应电动势并阻碍电流变比的作用， 叫感抗，这些设备就是感性负载 7、容性负荷： 交流电流过具有电容的电器时，电容有 阻碍交流流过的作用这种作用叫容抗，这 些负载就叫容性负载 8、正相序： 在三相交流电相位的先后顺序中， 其瞬时值按时间先后从负值向正值变化， 经零值的依次顺序称正相序，反之叫逆 相序。 正相序有三种形式： ABC、BCA、CAB 逆相序有：ACB、 BAC、CBA 9、什么叫相位超 前： 所谓相位超 前就是在同一 个周期内，一 个正弦比另一 个正弦早到达 零值，叫相位 超前。 反之叫相位 滞后。 二、电气运行参数之间的一些关系（1） 三相交流 系统中，线电 压比相电压相 位超前30°； 有效值是相 电压的√3倍。 如低压三相 四线电网中， 相电压为220V ，线电压为 380V。 同一感性 负载电路中， 相电流滞后于 其相电压，滞 后的角度大小 视功率因数大 小而定；纯感 性负载电流滞 后电压90度。 二、电气运行参数之间的一些关系（2） 同一容性 负载电路 中： 相电流 相位超前 其相电压。 纯容性负 载电流超 前电压90 度。如下 图： 二、电气运行参数之间的一些关系（3） 功率因数的大 小决定了相电压与 其电流的夹角大小。 功率因数越大， 其夹角越小。反之 则反。 二、电气运行参数之间的一些关系（4） 三、电能表的基础知识 1、三相三线电能表由两 个驱动元件组成： 叫 A元件与C元件。 A元件接入Uab与Ia C元件接入Ucb与Ic 其计量功率表达式： P=Pa+Pc=U abIacos（30+φ）+U cbIccos（30-φ）=√3UI cocφ 三相三线电能表接线图 三相三线电能表接线六角图 2、三相四线电能表 • 三相四线由三个驱动元件组成。 分别为： A元件，接入电压Ua和电流Ia； B元件，接入电压Ub和电流Ib； C元件，接入电压Uc和电流Ic； P=Pa+Pb+Pc=UaIaCoSφ+UbIbcosφ+UcIc cosφ=√3UIcocφ=3 UφIφcosφ 三相四线电能表接线六角图 3、电能表常数 电能表常数： 电能表的转盘在每千瓦.小时（KWh）所 需要转的圈数称为电能表常数。单位： r/kwh（转/千瓦。时）。 在电子式多功能电能里是每千瓦.小时 （KWh）所需要电子脉冲称为电能表脉冲 常数（imp/） 电能表的准确度等级： 表示电能表规定的允许误差范围。 如：准确度等级为 表示有功误差允许在±%内,无功允许在 ±%。 3、电子式多功能电能表 电子式多功能电能表 工作原理： A、B、C三相电压、 电流经A/D模拟数据转换 器变为与电流、电压成 正比的脉冲信号，然后 进入专用的集成电路进 行电能量等各项分析计 算，并将其结果保存在 数据存储器中，同时向 外部接口提供信息和进 行数据交换。 5、电能表六角图（向量图） • 所谓六角图 ： 就是利用功率表测 量电流相位的一种方 法，它是一种简单有 效的相位检测方法。 • 因为相电流与线电 流共有六个方向，所 以向量图又叫六角图。 Ua Ub Uc Ia Ib Ic Iab Ibc Ica 测量六角图的作用 测量电能表六角图的作用是通过测量接 入电能表的电压与电流方向，对比电气设 备运行时固有的电气参数特性，分析判断 电能表接线是否正确。 举例（1）已知接线情况画六图图 一高供低计用户， 感性负荷三相对称， 电压相序正确，电流 回路接线正确，无功 过补偿运行,功率因数 为(C),画出电能表 接线六角图 （cosφ= 得 φ=°） 举例（2）根据已知六角图，判断接线情况 1、电压逆相序（反相序） 2、电流回路接线异常，C相电流 反极性。 3、电流滞后电压30°，判定负荷性 质为感性。 4、依一、二次电流及CT变比判断 回路接触是否异常。 计量装置检测安全注意事项 • 1、严禁CT二次回路开路； • 2、严禁PT二次回路短路或接地； • 3、防止误碰邻近开关设备； • 4、防止试验设备操作不当造成意外 • 5、试验过程必须设专人监护。 第二部分 电能计量装置常见故障分析 一、单相电能表的接线 二、三相三线电能表接线 三、三相四线电能表的接线 四、互感器的接线分析 一、单相电能表的正确接线 1、单相电能表直接接入式 （2）、接线原则： IAN UAN A N （3）、相量图 （4）、计量功率 φ （1）、接线图 P=U×Icosφ =UIcosφ ﹡ ﹡ UAN· IAN· . . 2、单相电能表经电流互感器接入式 （1）、接线图 （3）、计量功率 P=U×Icosφ =UIcosφ ﹡ ﹡ （2）、接线原则 ﹡ ﹡ 二、单相有功电能表的错误接线 1、火线和零线互换 （1）、接线图 （2）、接线原则： （3）、相量图 （4）、计量功率 P′=UNAINAcosφ =UIcosφ （5）、结论：电能表 正转，当负荷侧接地易 漏计电量。 N A φ UAN · IAN · INA · UNA · ﹡ ﹡ 2、电压钩断开或接触不良 （1）、接线图 （2）、接线原则 （3）、相量图 （4）、计量功率    P′=IUcosφ=0 （5）、结论 电表不转 A N I·﹡ ﹡ 3、电流互感器二次侧短路 （1）、接线图 （3）、计量功率 P′=IUcosφ=0 （4）、结论 电表不转 ﹡ ﹡ （2）、接线原则 * * 4、电能表极性接反 （2）、接线原则： （3）、相量图 （4）、计量功率 φ （1）、接线图 A N P′=IUcos（180 0-φ） =-IUcosφ IAN · UAN · -IAN · 1800-φ (5)、结论： 电能表圆盘反转 ﹡ ﹡ 三相三线电能表接线 一、三相三线电能表的正确接线 1、三相三线低压电路有功电能的接线 接线原则： 30+φ 30-φ 计量功率： P=IU〔cos（30+φ）+cos（30-φ）〕 P=√3IUcosφ * * * * * * ** UA · UAB· UCB· UC · Ic· Ia· Ib· UB· 2、三相三线高压电路有功电能的接线 Ua UbUc Ia Ib Ic Uab Ucb 接线原则： 30+φ 30-φ 计量功率： P=IU〔cos（30+φ）+cos（30-φ）〕 P=√3IUcosφ * * * * * * * * * * * * · · · · ·· · . 二、三相三线电能表的错误接线 1、电流回路错误接线 （1）、电流互感器二次侧a相反接 Ua UbUc Ia Ib Ic Uab Ucb 接线原则: 60+90-φ 30-φ * * * * * * * * * * * * 计量功率： P′=IU〔cos（150-φ）+cos（30-φ）〕 P′=IUsinφ -Ia 正确计量功率 ：P=√3IUcosφ ···· · · · · · φ 0° 30° 60° 90° COSφ 1 0 功率P √3UI 3/2 UI √3/2UI 0 圆盘转数 快 较快 较慢 不转 正确接线：P=√3IUcosφ 错误接线：P′ =IUsinφ φ 0° 30° 60° 90° COSφ 1 0 功率P 0 ½ UI √3/2UI UI 圆盘转数 不转 慢 较慢 快 2、电压回路错误接线 （1）、电压互感器二次侧Uab反接 Ua UbUc Ia Ib Ic Uab Ucb 接线原则： 180-30-φ 30-φ 计量功率： P′=IU〔cos（150-φ）+cos（30-φ）〕 P′=IUsinφ Uba * * * * * * ** * ** * Ua UbUc Ia Ib Ic Uab Ucb 接线原则： 180-30-φ 30+φ * * * * * * * ** * * * Uba （2）、电能表电压进线ab相互接错 计量功率： P′=IU〔cos（150-φ）+cos（30+φ）〕 P′=0 Uca 3、电流回路和电压回路同时接错 （1）、电压回路ab接错，A相电流互感器二次接反 Ua UbUc Ia Ib Ic 接线原则： 30+φ 30+φ Uba 计量功率： P′=IU〔cos（30+φ）+cos（30+φ）〕 P′= √ 3UI（ cos φ- √ 3/3sin φ） Uca * * * * * * * * * * * * -Ia 三相四线电能表的接线 一、三相四线电能表的正确接线 Ua UbUc Ia Ib Ic 计量功率：P=P1+P2+P3=3IpUpcosφ * * * * * * * ** * * * 二、三相四线电能表的错误接线 1、电流回路短路故障 （1）、电流回路一相短路 UA UBUC Ia Ib=0 Ic 计量功率：P′=P1+P3=2IpUpcosφ 少计1/3的电量 * * ** * * * * * * * * （2）、电流回路两相短路 UB UA UC Ia=0 Ib Ic=0 计量功率：P′=P2=IpUpcosφ 少计2/3的电量 * * * * * * * * * * * * （3）、电流回路三相短路 UB UA UC Ia=0 Ib=0 Ic=0 计量功率：P′=0 电能表停转 * * * * * * * * * * * * 2、电压回路开路故障 （1）、电压回路一相开路 UB UA=0 UC IA IB IC 计量功率：P′=P2+P3=2IpUpcosφ 少计1/3电量 * * * * * * * * * * * * （2）、电压回路两相开路 UA=0 UB=0UC IA IB IC 计量功率：P′=P3=IpUpcosφ 少计2/3的电量 * * * * ** * * * * * * （3）、电压回路三相开路 UA=0 UB=0UC=0 IA IB IC 计量功率：P′=0 电能表不转 * * * * * * * * * * * * 3、电流互感器二次极性接反 （1）、一相电流反接 A B C N IN UA UBUC IA IB IC -IA 计量功率： P′=IpUpcos（180-φ）+IpUpcos φ +IpUpcos φ =IpUpcos φ 180- φ φ φ . （2）、两相电流反接 UA UBUC IA IB IC -IA 计量功率： P′=IpUpcos（180-φ）+IpUpcos (180-φ） +IpUpcos φ = - IpUpcos φ 180- φ 180-φ φ A B C N IN -IB . （3）、三相电流反接 UA UBUC IA IB IC -IA 计量功率： P′=IpUpcos（180-φ）+IpUpcos (180-φ) +IpUpcos（180- φ） = - 3IpUpcos φ 180- φ 180-φ 180-φ -IBA B C N IN -IC （5）、三相电流电压不同相 UA UBUC IA IB IC 120- φ 120-φ 120-φ 计量功率： P′=IpUpcos（120-φ）+IpUpcos （120+φ）+IpUpcos（120-φ） =3IpUpcos （120-φ） A B C N IN （6）、A、B两相电流电压不同相，A相电流反接 UA UBUC IA IB IC 计量功率： P′=IpUpcos（60+φ）+IpUpcos （120+φ）+IpUpcosφ = UpIp（ cos φ- √ 3sin φ） A B C N IN U0 60+ φ 120+φ φ -IA A B C N IN Un (7)、电压线圈中性点与电路中性线断开 P'=IAUAcosφ+IBUBcosφ+ICUCcosφ   =IAUANcosφ+IBUBNcosφ+ICUCNcosφ-UN（IA+IB+IC）cosφN 三相平衡：        P=P' 三相不平衡： 误差：ΔP=UNINcosφN 结论：电能表反 应的功率比实际 功率少计ΔP 。 中性线一定要接 牢。 互感器的接线分析 一、电压互感器 （一）、二次侧断线的分析 步骤： A、选择仪表； B、测量a、b、c各线电压； C、根据测量数据判断有无断线。 Ubc=100V Uab=Uca=0 则a相断线 Uca=100V Uab=Ubc=0 则b相断线 Uab=100V Ubc=Uca=0 则c相断线 （空载时） a b c A B C V （二）、一次侧断线的分析 结果分析： 一次侧断 线相别 接线方式 二次侧电压 Uab Ubc Uca A相 V形接线 Y形接线 0 100 100 100 B相 V形接线 Y形接线 50 50 100 100 C相 V形接线 Y形接线 100 100 0 100 a b c A B C a b c A B C * * * * * * * * * * （三）实例分析 1、Vv接线时一次第一相熔丝断压 2）、相量图 Uu . Uv . Uw . Iu . Iw . Uwv . 1）、分析： 断开第一相电压时，Uu=0, 故 Uuv=0 3）、计量功率： P′=P1+P2 =0+UwvIw×cos（30°－Φ） =UIcos(30°－Φ) Uuv . 2、 Vv接线时一次第二相熔丝断压 2）、相量图 Uuv . Uwv . Uu . Uuv′ . Uwv′ . Uv . Uw . Iu . Iw . 1）、分析： 一元件 二元件 Uuv′ . Iu . Uwv′ . Iw . 3）、计量功率： P′=P1+P2 =1/2UuwIucos(30°-Φ)+ 1/2UwuIwcos(30°+Φ) =√3/2UIcosΦ 3、星形（Y，yn）接线时电压互感器（一次断线） （1）、一次断U相 2）、相量图 U V W u v w . . . . . . Uu . Uv . Uw . Iu . Iw . Uwv . -Uv . 1）、分析： 一元件 二元件 -Uv . Iu . Uwv . Iw . 3）、计量功率： P′=P1+P2 =UuIucos(60°+Φ)+ UwvIwcos(30°-Φ) =2/√3UIcosΦ （2）、一次断V相 2）、相量图 U V W u v w . . . . . . Uu . Uv . Uw . Iu . Iw . 1）、分析： 一元件 二元件 Uu . Iu . Uw . Iw . 3）、计量功率： P′=P1+P2 =UuIucosΦ+ UwIwcosΦ =2/√3UIcosΦ Φ Φ （3）、一次断W相 2）、相量图 U V W u v w . . . . . . Uu . Uv . Uw . Iu . Iw . -Uv . 1）、分析： 一元件 二元件 Uuv . Iu . -Uv . Iw . 3）、计量功率： P′=P1+P2 =UuvIucos(30°+Φ)+ UvIwcos(60°-Φ) =2/√3UIcosΦ Uuv . （三）、互感器的极性反接分析 1）、电压互感器为V形接线 c相极性接反 a b c A B C Ua UbUc -Ubc Uab Uac Uac=-Uca=Uab-Ubc Uac=√3Uab=√3Ubc =√3×100=173 结论：只要测的三个二次电 压中有一个增加√3倍，就 说明有极性接反的情况。 Ubc -Ubc 2）、电压互感器为Y形接线 a相极性接反 Ua UbUc -Ua - Ub Uc Ubc Uca Uab Uab=-Ua-Ub Uab=Ua=Ub=100/√3= Uca=Uc-(-Ua) Uca=Uc=Ua=100/√3= Ubc=Ub-Uc Ubc=√3Ub=√3Uc√3×=100 结论：与a相有关的二次 电压为原来的1/√3。 a b c A B C -Uc Ub 二、电流互感器（极性反接） 1、不完全星形接线（W相极性接反） U V W Iu Iw IU IV IW -IwIu Iu+ Iv-Iw=0 Iv = -（Iu -Iw） Iv =√3Iu=√3Iw Iv 结论：测量电流Iu、Iv、 Iw，若一相电流比其它两 相大√3倍，则有一组电 流互感器极性接反。 -IV 2、完全星形接线（W相极性接反） IU IV IW - Iw IN =Iu+Iv+（-Iw）= -2Iw 结论：测量电流Iu、Iv、Iw和IN，若 中性电流是相电流2倍，则有一组电 流互感器极性接反。 Iu Iv INU       V       WIu Iv Iw IN 电能表的接线检查：电流、电压和相位法 1、步骤： A、测电能表电压端子的各线电压； B、测量相序； C、画各线电压相量； D、测三相电流； E、测电流、电压的相角； F、根据所测电流、电压和相角的值，作相量图； G、所作相量图与正确相量进行比较，判断接线的正确性。 谢谢大家!