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摘要：本文主要阐述了在高压电能计量中V型接线式电压互感器与三相三线电能表所组成的计量系统的接线方式，通过对正确与错误接线的分析和计算，为公司电能的正确计量提供理论上的技术支持，同时也可为计量人员的分析提供相应的帮助，从而加快公司计量工作的进一步发展。公司所属变电站10kV出口及高压用户计量方式多为三相三线计量方式，在三相三线电路中，使用两元件电能表计量三相三线负荷电量，只需两只电压互感器和电流互感器（TA）即可实现三相电能计量，因此三相两元件电能计量方式具有接线简单，成本低的特点。
关键词：V型电压互感器 三相有功电能表 接线分析计算
我公司所辖的10kV线路，线损一直偏高。本文对电能计量装置综合误差组成部分：电能表本身误差，电压、电流互感器的合成误差和二次回路连接导线压降误差，逐一进行了分析，并制定了相应整改措施。
问题的提出
在营业普查时，曾发现某高压计量用户处于停产状态，负载电流基本为零，而有功电能表倒转，现场拉开配变低压侧负荷开关，电能表仍然倒转且转速不变，为此对负荷侧设备进行检查，发现该用户配变低压侧安装电容补偿装置，其中一组接线端子有油泥污垢，造成C相接地，致使电能表倒转。将该组电容器退出运行后，电能表恢复正常。同样在用户检修时也曾发现，由于用户使用单相电焊机造成有功电能表倒转。以上两种情况都不同程度造成少计电量，直接影响了计量的准确度。
随着节能和反窃电工作的要求的进一步提高，计量工作成为企业管理工作中的重要组成部分，做好电能计量则是做好计量工作的关键。我公司高压计量系统中广泛采用了V型电压互感器与三相三线电能表进行计量，其中最关键就是接线正确，尤其是互感器的正确接线。那么，我们应如何接线呢？由于电流互感器星形（Y型）互感器接线较为简单，这里，就开口角形（V型）电压互感器与三相三线电能表配合接线进行分析，以供参考。
一、正常接线的电流、电压互感器高压电能计量装置分析
与Y型电压互感器相比，V型电压互感器接线很容易接错，接线一旦错误，就会造成计量错误，因此必须接对电压互感器的极性。V型接线实际上是开口三角形接线，即三角形的接线取去一组线圈。三角形接线是三相绕组正极与负极连接，所以V型接线也是一相绕组的负极与另一相绕组的正极连接，而不能同极连接，这种接线是用两个单相互感器接成V型接线，一次和二次绕组极性接法是对称的，且都是正极和负极连接，接线时严禁改变任何一相接线，图一是V型电压互感器正确接线的标准接线图。
图2：三相三线有功电能表向量图
二、接线检查方法
1、首先用极性测试仪测试极性，在无极性测试仪时，也可用万用表进行测试。
2、安装好后用电压表或万用表测量二次回路的三个电压，即UUV、UVW、UWU电压值应为100V，如果其中一个线间电压的电压值为其他两个电压值的 倍时（即100V× =173V），则说明二次接线有错误，应该检查更正。
三、三相三线有功电能表相量图与计算
三相三线有功电能表按图1画出相量图，如图2所示。并按此相量图进行如下计算：
第一组元件：
P1=UUVIUOcos(30°+φ)
第二组元件：
P2=UWVIWOcos(30°－φ)
两元件总和为：
P′=P1+P2
= UUVIUOcos(30°+φ)+ UWVIWOcos(30°-φ)
= UUVIUO(cos30°cosφ-sin30°sinφ)+ UWVIWO(cos30°cosφ+sin30°sinφ)
= UUVIUO( /2cosφ-1/2sinφ)+ UWVIWO( /2cosφ+1/2sinφ)
如UUV= UWV=U1，IUO=IWO=Iφ，则得P′= U1Iφcosφ
从上式得知是正确计量，其更正系数为1，即
更正系数 K= P/ P′ = U1Iφcosφ/ U1Iφcosφ=1
四、错误接线的V型电压器一次侧分析与计算
如果只是二次接线错误，其检查和更改均较为简单，更正时只需改变二次侧的相序调换即可。以下针对一次侧三种接线错误进行分析与计算。
1、一次侧或一、二次侧第三相电压的极性接错，如图3所示。
1）从图3（a）的接线图可以知道一次侧的第三相电压的极性接错，更正时第三相的电压互感器的正极反接过来就正确了。
2）从图3（b）接线图可以知道是第三相电压互感器的一次侧和二次侧绕组极性，更正时将其一起调反就正确了。
3）根据图3（a）和（b）
可画出相同的相量图，如图4
所示。
4）根据相量图进行如下计算。
第一组元件：
P1=UUVIUOcos(30°+φ)
第二组元件：
P2=UVWIWOcos(150°+φ)
两元件总和为：
P′=P1+P2
= UUVIUOcos(30°+φ)+ UVWIWOcos(150°+φ)
设UUV= UWV=U1，IUO=IWO=Iφ，则
P′=U1Iφ [cos(30°+φ)+ cos(150°+φ)]
= U1Iφ{( /2cosφ-1/2sinφ- /2cosφ-1/2sinφ)
=－U1Iφsinφ
5）更正系数K为
K= P/ P′= U1Iφcosφ/－U1Iφsinφ =－ /tgφ
由于计算出的数值为负数，因此此时电能表反转。
图4：第三相一、二次级性反接向量图
6）检测
五、一相电流互感器电流反接线时实例分析与计算
现场测得相间电压UUV=100V、UUW=100V、UVW=100V; 对地电压UU=100V, UW=100V UV=0V;电流IU=1.8A、IW=1.7A；UUVUWV相位角296°为正相序，功率因数为0.92；UUVIU1相位为232°，UWVIW1相位352°，运行状态向量图如图：
由现场测得数据相间电压UUV=100V、UUW=100V、UVW=100V; 对地电压UU=100V, UW=100V UV=0V;电流IU=1.8A、IW=1.7A；可知：电
能表各相电压正常，相序正确；由UUVIU相位为232°， UWVIW相位352°可得：第一电流原件U相电流反接为负IU，与电压UUV相位角（150°-φ），第二电流原件W相电流接线为Iw正常，与电压UWV相位角（30°-φ）。所以错误的接线方式如下：
根据相量图进行如下计算。
第一组元件：
P1=UUVIU1cos(150°-φ)
第二组元件：
P2=UWVIW1cos(30°-φ)
两元件总和为：
P′=P1+P2
= UUVIU1cos(150°-φ)+ UWVIW1cos(30°-φ)
设UUV=UWV=U1，IU1=IW1=Iφ，则
P′=U1Iφ[cos(150°-φ)+ cos(30°-φ)]
= U1Iφ{(- /2cosφ+1/2sinφ+ /2cosφ+1/2sinφ)
=U1Iφsinφ
5）更正系数K为
K= P/ P′= U1Iφcosφ/U1Iφsinφ = /tgφ=4.2
由于计算出的数值大于1，因此此时电能表少计电量。
因此电压、电流互感器只有一种接线（标准接线图）是正确计量的，其余接线都会产生错误计量，特别是不能当一次侧接线错误后用改变二次侧接线来达到正确计量的目的，同样的道理电流互感器电流线圈也不可以反向接线。以上分析也证明了这个事实，所以只有按标准接线才能正确计量，因为要遵守△接线原则和V型接线的规定，否则就会产生计量错误。
六、变电站10kV出口计量二次回路改造实例
随着我公司负荷急剧增加，近年来相继建设并投运35kV变电站，电源分布更趋合理，输电线路状况也明显改善，但10kV线损仍然居高不下。以35kV北王召变电站10kV线路为例，10kV线损每月完成均在5%以上。2012年恰逢农网改造升级工程，对35kV北王召变电站10kV线路进行更换导线（1502）改造，线路损耗明显下降；但是线损仍然偏高，经过多方面分析，问题出现在变电站计量装置方面。北王召站建站比较早（09年进行了自动化改造），但是10kV电压互感器（TV）仍是旧设备（型号为：JSJW-10,出厂日期为：1986.11）。其二次电压回路，经过了10kVTV隔离刀闸的辅助接点，并且安装了熔断器，又分接到本站系统各个保护测控单元，现场通过对二次电压回路进行测量发现，电压互感器二次电流达到1.3A，即电压互感器负荷达到130VA，而电压互感器额定输出功率为120VA，长期超负荷运行，进行二次压降测试，合成误差达到1.2%（仅二次回路中熔断器产生压降为0.1%），远远高于规程规定0.2%的标准。而电流互感器二次回路中间环节也较多，在变电站自动化改造时又串入了部分测量保护设备，由于早期电流互感器容量比较小，多为5VA，使电流互感器二次长期超负荷运行，势必使电流互感器的比差增大。
为解决电压回路问题，将电压互感器进行检测，其检测结果误差符合规程要求，说明问题不在互感器本身，主要在二次回路上，该站电压互感器安装在10kV高压室内，距离计量柜较远，电缆敷设迂回幅度大，长度达30米，线径为4*1.5 mm2单芯铜线，将原来电缆更换为6*4 mm2单芯铜线，依据《电能计量装置技术管理规程》和该站设备运行情况，取消了10kVTV隔离刀闸的辅助接点这一中间环节，为彻底解决电压互感器二次超负荷问题，将原来机械表全部更换为多功能电子式电能表，将未运行的电能表全部拆除。由于多功能电子式电能表功耗远小于机械式电能表，二次负载减少50%以上，同时将原来集中安装在主控室计量柜改为出线开关柜内，大大缩短了电能表与互感器之间的距离，加大了导线线径，拆除电流二次回路所有与计量无关的设备，减少了中间环节，大大减小互感器二次负荷。
为了减少误差，电流互感器与电能表之间连线方式严格执行新规程，若采用2只电流互感器则二次绕组与电能表之间用四线连接，若采用3只电流互感器则二次绕组与电能表之间用六线连接，，不再采用简化的三相或四线接线方式。上述改造全部完成后，在一定程度上提高了计量装置的准确度，对该站10kV线损进行考核，改造后基本稳定在3.7%左右。
参考文献
[1]中国电力出版社.《电能计量》王月志.主编.
[2]中国电力出版社出版.《电能计量及用电检查实用技术》李国胜 编.
作者简介
樊庆杰 男，（1974.06-），电气自动化专业，国网鄄城县供电公司。
论文作者:樊庆杰
论文发表刊物:《电力设备》2016年第2期
论文发表时间:2016/5/23
标签：接线论文; 电压互感器论文; 电能表论文; 电压论文; 回路论文; 电能论文; 极性论文; 《电力设备》2016年第2期论文;