相量图法在电能计量装置检查、分析及故障处理中的应用

摘 要：本文首先介绍相量图法的含义、三线四线电能表有关参数间存在的相量关系以及相量图法的适用条件和分析步骤，然后结合具体案例用相量图法对三相四线电能计量装置错误接线等异常现象进行分析、判断并进行故障处理。

关键词：相量图法；电能计量装置；检查；分析；故障处理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.199

0 引言

经电流互感器（以下简称TA）接入的低压三相四线电能计量装置一般安装在客户端，由于安装环境的多样化，此类计量装置的运行环境复杂，在安装和运行中会发生一些常见的故障，影响正确计量。

1 相量图法简介

1.1 相量图法的含义

相量图法是指根据现场采集的电能计量装置有关参数绘制相量图，由有关参数固有相量关系分析电能计量装置实际接线情况的一种方法。

1.2 三相四线电能表有关参数间存在的相量关系

当三相四线电能表接入电感性对称负荷时，相量关系如图1所示。三相电能表计量功率表达式为：

式中：P1、P2、P3——分别为三相四线电能表一元件、二元件、三元件计量功率；

UU、UV、UW——分别为U、V、W相相电压；

IU、IV 、IW——分别为U、V、W相相电流；

U、V、W—分别为U、V、W相功率因数角。

设三相对称平衡，UU= UV= UW；IU=IV=IW；U= V=W=

则有

1.3 相量图法的适用条件

相量图法就是通过测量与功率相关量值来比较电压、电流相量关系，从而判断电能表的接线方式，它适应的条件是：

（1）三相电压相量已知，且基本对称；

（2）电压、电流比较稳定；

（3）已知负荷性质（感性或容性），功率因数波动较小，且三相负荷基本平衡。

1.4 用相量图法分析的步骤

相量图法包括测量、确定、绘图、分析和计算5个步骤，具体如下：

（1）测量电压相序和各元件电压、电流、相位；

（2）确定接入电能表电压相别；

（3）绘制电压、电流相量图。；

（4）分析实际接线情况；

（5）计算更正系数和退补电量。

2 案例分析

某台区有一低压电能计量装置，三相四线电能表经TA接入，已知电能表起数000030，止数000060，TA变比100/5A，负荷功率因数0.966，三相电压、电流基本对称平衡，试进行现场检查判断接线是否正确并进行电量退补。

采用相量图法分析操作步骤如下：

（1）在电能表接线盒上测量电压相序和各元件所接入的电压、电流以及电压、电流之间夹角。

1）测量电压：相位伏安表置于500V电压档，分别在电能表表尾接线盒处三个元件的电压接入端对N端子进行测量。

2）测量电流：相位伏安表置于10A电流档，将电流钳分别夹在电能表表尾接线盒处三个元件电流进线上进行测量。

3）测量相位：相位伏安表置于相位角测量档位，分别测量一元件、二元件电压与电流间的相位角。测量时应确认电压表笔和电流钳的极性端符合要求，即，电压红色表笔应接在电能表电压接入端，应使电流流入电流钳规定的一次侧极性端（注意，不同厂家电流钳的极性标志可能有不同定义，以使用说明书为准），否则，相位测量结果会出错，导致分析出现原则性错误。

4）测定电压接入相序：将相序表测试笔按照排列顺序分别接入电能表三个电压端，相序表上显示判定结果。

关键数据测量结果：电压相序为逆相序，各元件所接入的电压、电流之间相位角分别为一元件15°， 二元件255°，三元件315°。

辅助分析数据测量结果：电压分别为一元件220V，二元件219V，三元件221V；电流分别为一元件2.53A，二元件2.55A，三元件2.54A。

（2）确定接入电能表电压相别。由于电压相别对电能表计量没有影响，可假定一元件电压为U相，则逆相序接入时其余两相分别为二元件W相，三元件V相。

（3）绘制电压、电流相量图6所示。先画电压相量Uu、Uv、Uw，不必考虑电压相序顺逆；以电压相量为基准顺时针旋转对应相位角，如以Uu为准顺时针旋转15°可画对应电流相量，以UV为准顺时针旋转255°画出对应电流相量，以UW 为准顺时针旋转315°画出对应电流相量；据负荷功率因数，算出功率因数角，若相邻电压电流相量之间满足功率因数角要求本案例中，电流滞后电压15°，则该电流为就近相电压同相电流，如Uu与对应电流相量刚好超前15°，该电流Iu，依此类推，逐一确定二元件、三元件对应电流相量分别为Iv、Iw。

（4）分析实际接线情况。由相量图可知各元件接入电压电流分别为一元件Uu，Iu，二原件Uv，Iv，三元件UW ，Iw 。实际接线图如图3所示。

（5）计算更正系数和退补电量。

先写出错误接线下的功率表达式：各元件计量功率分别为

（1）

电能表计量功率

（2）

（1）、（2）式中，当电能表计量功率P大于客户实际用电功率P0时，电能表转得快，多计，应退电量，反之，电能表转得慢，少计，应补交电量；当P为负值时，电能表反转或记录在电子式多功能表反向位置；当P为零时，电能表停转。

由于三相电压基本对称、三相电流基本平衡，即：UU=UV=UW=U；IU=IV=IW=I。

实际用电功率为：

实际工作中，取用户平均功率因数角，本案中，= 15°，则更正系数K为

需要说明的是，运用更正系数进行电量退补计算，有比较苛刻的条件，如果现场条件不能满足，采用上述方法进行计算会产生较大偏差，此时可在故障表计回路中串入一只经检定合格的同型号、规格电能表，共同运行一段时间，以两表电量比值确定电量退补系数。

3 注意事项

经电流互感器接入的低压三相四线电能计量装置一般安装在客户端，安装环境多样化，因此，计量装置的运行环境复杂，处理时要特别注意：

（1）弄清客户电源接线，采取适当安全措施，谨防误碰其他带电体，威胁人身安全。需停电，按程序停电；

（2）注意现场故障形态的保全和责任确认（用户签字），避免电量流失；

（3）依据表计的接线原理，选择适当的方法，确认故障原因，按照营销管理程序，处理故障电量。

作者简介：杨晶舒（1985-），女，黑龙江望奎人，大学，助理工程师，主要从事：电能计量和电力营销工作。endprint