电能表原理及接线

关于电能表原理及接线第一页，共四十八页，2022年，8月28日电能计量的基本知识单、三相电能表常用接线单、三相电能表错误接线举例目录电能计量装置的安装设计原则电能计量装置的故障第二页，共四十八页，2022年，8月28日一、电能计量装置基本知识（一）、电能计量装置的概念电能计量装置：是由电能表、互感器（电流互感器、电压互感器）、电能表到互感器的二次回路三部分组成。（二）、各部分的作用分别为：

1、电能表的作用：也叫电度表，是电能计量装置的核心，是计量负载消耗的或电源发出的电能。电能表型号：1位D-电能表；2位表示相线：D-单相、S-三相三线有功、T-三相四线有功；3位表示用途D-多功能、F-复费率、M-脉冲、S-全电子、Y-预付费；4位设计序号用阿拉伯数字表示。电能表铭牌：以哈尔滨电能表DD105型为例，220V表示额定电压，1.5(6)A表示额定电流为1.5A，最大电流为6A，50HZ表示额定频率，6400ipm/kw.h表示计6400个脉冲为一度电。第三页，共四十八页，2022年，8月28日2、互感器的作用：（1）扩大电能表的量程。电压互感器把高电压变换成低电压，电流互感器将大电流变换成小电流。（2）减少了仪表的制造规格。除直接接入式电能表外，电流二次回路均以5A为主，电压二次回路均以100V为主。（3）隔离高电压、大电流，保证了人员和仪表的安全。互感器分为电流互感器和电压互感器第四页，共四十八页，2022年，8月28日（1）电流互感器型号：第一个字母：L-电流互感器第二个字母：A-穿墙式；F-多匝式；R-装入式；B-支持式；Y-低压；M-母线式；Z-支柱式；D-单匝式；Q-线圈式第三个字母：C-资绝缘；S-速饱和；G-改进型；K-塑料外壳式；W-户外式；M-母线式；Z-浇注式第四个字母：B-保护式；D-差动式

电流互感器两种典型接线IuIvIwINUVWIuIw不完全星形接线（V）完全星形接线（Y）UVW第五页，共四十八页，2022年，8月28日（2）电压互感器型号：第一个字母：J-电流互感器第二个字母：D-单相；S-三相；C-串级式第三个字母：J-油浸式；G-干式；C-磁绝缘；R-电容式；Z-浇注绝缘第四个字母：W-五铁芯柱；B-带补偿角差绕组；J-接地保护abcABC两台单相电压互感器典型V/V接线第六页，共四十八页，2022年，8月28日3、二次回路的作用电压二次回路是指电压互感器、电能表的电压线圈以及连接二者的导线所构成的回路。由于连接导线阻抗等因素的影响，电能表电压线圈上实际获得的电压值往往都小于额定值（220V、380V、100V），二次电压回路电降的大小直接影响电能计量的准确度。电流二次回路是指电流互感器二次线圈、电能表的电流线圈以及连接二者的导线所构成的回路。电流互感器的二次负载包括二次连接导线阻抗、电能表电流线圈的阻抗、端钮之间的接触电阻等。它直接影响电流互感器的确度等级。第七页，共四十八页，2022年，8月28日（一）、单相电能表直接接入式

（2）、接线原则：

IAOUAOAO（3）、向量图

（4）、计量功率φ（1）、接线图P=U×Icosφ=UIcosφIAO·

UAO·二、单、三相电能表常用接线第八页，共四十八页，2022年，8月28日

（二）、直接接入式三相四线电能表的接线UAUBUCIAIBIC计量功率：P=P1+P2+P3=3IUcosφ************第九页，共四十八页，2022年，8月28日（三）、带电流互感器的三相四线电能表的接线（CT二次不能接地）UAUBUCIAIBIC计量功率：P=P1+P2+P3=3IUcosφ************K2K1K2K1K2K1ABNC第十页，共四十八页，2022年，8月28日（四）、带电流互感器的三相四线电能表的接线（CT二次必须接地）UAUBUCIAIBIC计量功率：P=P1+P2+P3=3IUcosφ************K2K2K2K1K1K1第十一页，共四十八页，2022年，8月28日（五）、三相三线高压电路有功电能的接线UAUBUCIAIBICUABUCB接线原则：IAUABICUCB30+φ30-φ计量功率：P=IU〔cos（30+φ）+cos（30-φ）〕P=√3IUcosφ************第十二页，共四十八页，2022年，8月28日三、单、三相电能表错误接线举例1、单相有功电能表的火线和零线互换（1）、接线图（2）、接线原则：INAUNA（3）、向量图（4）、计量功率P=（-U）（-I）cosφ=UIcosφ（5）、结论：电能表正转，当负荷侧接地易漏计电量。NAφUAN·IAN·INA·

UNA·第十三页，共四十八页，2022年，8月28日2、单相有功电能表电压小钩断开（1）、接线图（2）、接线原则

IU=0（3）、向量图（4）、计量功率

P=IUcosφ=0（5）、结论

电表不转ANI第十四页，共四十八页，2022年，8月28日3、单相有功电能表电流互感器二次开路（2）、计量功率

P=IUcosφ=0（3）、结论

电表不转4、单相有功电能表电流互感器二次侧短路

（2）、计量功率

P=IUcosφ=0

（3）、结论

电表不转（1）、接线图（1）、接线图第十五页，共四十八页，2022年，8月28日UAUCIA=0IB=0IC=0计量功率：P=0电能表停转4、三相四线电能表电流回路三相开路************第十六页，共四十八页，2022年，8月28日5、三相四线电能表电流回路二相短路UBUAUCIA=0IBIC=0计量功率：P=P2=IUcosφ

少计2/3的电量************第十七页，共四十八页，2022年，8月28日6、三相四线电能表电压回路一相开路UBUA=0UCIAIBIC计量功率：P=P2+P3=2IUcosφ少计1/3电量************第十八页，共四十八页，2022年，8月28日7、三相三线电能表电流互感器二次侧A相反接UAUBUCIAIBICUABUCB接线原则：-IAUABICUCB180-30-φ30-φ************计量功率：P=IU〔cos（150-φ）+cos（30-φ）〕P=IUsinφ-IA正确计量功率：P=√3IUcosφ第十九页，共四十八页，2022年，8月28日UAUBUCIAIBICUABUCB接线原则：IAUBAICUCA180-30-φ30+φ************UBA8、三相三线电能表电压进线AB相互接错计量功率：P=IU〔cos（150-φ）+cos（30+φ）〕P=0UCA第二十页，共四十八页，2022年，8月28日9、三相三线电能表电压回路AB接错，A相电流互感器二次接反UAUBUCIAIBIC接线原则：-IAUBAICUCA30+φ30+φUBA计量功率：P=IU〔cos（30+φ）+cos（30+φ）〕P=√3UI（cosφ-√3/3sinφ）UCA************-IA第二十一页，共四十八页，2022年，8月28日四、电能计量装置的设计原则

1、电能表的选择（1）型式的确定在中性点非有效接地的高压线路中，应选用经互感器接入的三相三线3×100V的有功、无功电能表，接地电流较大者应安装经互感器接入的三相四线3×57.5/100V的有功、无功电能表；在三相三线制低压线路中，应选用三相三线3×100V的有功、无功电能表，当照明负荷占总负荷的15%及以上时，为减小线路附加误差，应采用三相四线3×220/380V的有功、无功电能表；在三相四线制低压线路中，应选用三相四线3×220/380V的有功、无功电能表；负荷电流为50A及以下时，宜采用直接接入式电能表；负荷电流为50A以上时，宜采用经电流互感器接入式的接线方式。第二十二页，共四十八页，2022年，8月28日（2）基本电流的确定当电能表与0.5级或0.2级电流互感器联用时，如果互感器的额定二次电流为5A，那么电能表的电流量范围可采用1.5（6）、3（6）A或5A；如果互感器的额定二次电流为1A时，那么电能表的电流范围可采用0.3（1.2）A，或1A。若负荷电流变化幅值较大或实际使用电流经常小于电流互感器额定一次电流的30%，宜采用宽负载的电能表。当电能表与0.5s级或0.2s级电流互感器联用时，电能表的电流范围宜采用1.5（6）A。当电能表直接接入计量回路时，应根据经核准的用户申请报装负荷容量来确定额定最大电流。P=√3IUcosφImax=P/√3Ucosφ为提高低负荷时计量的准确性，一般宜选用过载4倍及以上的电能表第二十三页，共四十八页，2022年，8月28日（3）准确度等级的确定电能计量装置是根据用户平均用电量的多少或变压器容量的大小和计量对象的不同进行分类的，不同类别的电能计量装置对电能表准确度等级要求也不同。第二十四页，共四十八页，2022年，8月28日（4）有功、无功电能表的联合接线在双向送、受电的电力装置回路中，应分别计量送、受的电量，应采用两块有无功电能表。在装有同步调相机或无功补偿装置的线路中，负载可能会是容性或感性，应分别计量容性和感性的无功电量，采用两块无功电能表。在条件允许下，使用电能计量双向有功电量及双向无功电量的全电子多功能电能表。2、互感器的选择（1）额定电压的确定电流互感器的额定电压应与被测线路电压相适应，UN≥UL电压互感器要求额定一次电压应大于接入的被测线路电压的0.9倍，小于线路电压的1.1倍：0.9UL＜UN＜1.1UL第二十五页，共四十八页，2022年，8月28日（2）额定变比的确定电流互感器的额定二次电流规定为5A或1A，一般选5A。为保证计量准确度，选择时应保证正常运行时的一次电流为其额定值得60%左右，至少不低于30%。I1=P1/√3Ucosφ当实际负荷电流小于30%时，应采用二次绕组具有抽头的多变比电流互感器或0.5s、0.2s级电流互感器。电流互感器的额定变比由额定一次电流与额定二次电流的比值决定。电压互感器其额定变比等于额定一次与额定二次电压的比值。额定一次电压应满足电网电压要求，额定二次电压应和计量仪表等二次设备的额定电压相一致，通常为100V 。第二十六页，共四十八页，2022年，8月28日（3）额定二次负荷的确定互感器若接入二次负荷超过其额定二次负荷，其准确度等级下降。为保证计量的准确性，一般要求测量用电流、电压互感器的二次负荷S2必须在额定二次负荷S2N的25%—100%范围内。

0.25S2N＜S2＜S2N电压互感器的额定二次负荷标准值有：10、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500、1000VA，计量专用电压互感器额定二次负荷一般为50VA及以下。电流互感器的额定二次负荷标准值有5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100VA，计量专用电流互感器二次负荷一般取40VA及以下。第二十七页，共四十八页，2022年，8月28日（4）额定功率因数的确定计量用电压互感器额定二次负荷的额定功率因数应与实际二次负荷的功率因数相接近。计量用电流互感器额定二次负荷的功率因数为0.8—1.0。（5）准确度等级的确定电能计量装置是根据用户平均用电量的多少或变压器容量的大小和计量对象的不同进行分类的，不同类别的电能计量装置对电能表准确度等级要求也不同。电流互感器的准确度等级组合为0.2/0.2，0.2/0.5，0.5/0.5；电压互感器的准确度等级组合为0.2/0.2，0.2/0.5，0.5/0.5。（6）互感器的二次回路规定为保证电能计量装置的安全、可靠、准确，对35kV以上线路供电的用户，应有电流互感器的专用二次绕组和电压互感器的专用二次回路，不得与继电保护的测量回路共用，并不得装熔断器和开关。第二十八页，共四十八页，2022年，8月28日五、电能计量装置的故障1、造成电能计量装置的故障原因（1）构成电能计量装置的各组成部分本身出现故障。（2）电能计量装置接线错误。（3）人为抄读电能计量装置或进行电量计算出现的错误。（4）窃电行为引起的计量失准。（5）外界不可抗力因素造成的电能计量装置故障。第二十九页，共四十八页，2022年，8月28日2、感应式电能表常见故障类别故障情况可能原因处理方法感应式电能表吱吱叫声上下轴承松动或损伤、转盘轴杆歪斜，轴承摩擦力过大应修理或更换嗡嗡叫声电压线圈、铁芯和相位调整器固定不牢或螺丝松动应修理或更换不用电时电表正转很慢1、电表潜动；2、电网电压过高1、重新调整或更换；2、降低电压或换宽电压电能表不用电时电能表正转较快电流铁芯右柱上的电流线圈内部短路或接线错误更换电能表或消除错误接线第三十页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因处理方法感应式电能表不用电时电能表反转较快电流铁芯左边柱上的电流线圈内部有短路或接线错误更换电表或消除错误接线单相电能表在轻负荷，少计电量或不转动1、计度器卡字；2、轴承阻力过大；3、磁铁间隙中有异物。更换单相电能表电能表在较大负荷多计电量铁芯失磁或接线错误检修纠正错误接线三相电能表明显少计量1、接线错误；2、LH一次、二次线圈短路或二次开路；3、LH二次端子接线松动；4、YH高压保险丝断或一、二次接线断路；5、互感器变比或倍率搞错应纠正或维修第三十一页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因处理方法感应式电能表倍率或大或小1、计算错误；2、互感器实际变比与名牌变比不一致；3、计度器的齿轮传动比错误1、认真计算；2、认真核对记录，试验报告检查名牌是否相符；3、检验传动比和常数。磁力轴承之间吸合或推力不足，卡盘磁环被充退磁圆盘盘片卡住圆盘盘片强烈变形，很不平整，导致卡盘检修圆盘电压断线，表计停走电压漆包线质量不佳，电压线包密封不好，受潮，工艺质量差更换电压线圈第三十二页，共四十八页，2022年，8月28日3、电子式电能表常见故障类别故障情况可能原因电子式电能表无脉冲输出1、脉冲线脱焊、断线或脉冲线碰到强电引起三极管损坏及PCB板线路烧断；2、无源输出脉冲，检测脉冲未加电源精度超差1、测量芯片、电压电流传感器故障、电源故障2、制作工艺不良导致在运输振动后器件松动或接触不良，导致精度超差或者因为制作时使用助焊剂后清洗不干净导致在温度、湿度变化后其性能改变导致微弱的电信号变化而引起精度超差；3、锰铜电阻和铜连接片之间的焊接发生变化；4、电压调整回路的焊接出现虚焊、短路或电源干扰。第三十三页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因电子式电能表不工作、表不走1、测量芯片坏、电源坏等；2、损坏或是超出使用范围，东北地区出现过冬天温度过低引起表计不工作的现象；计度器卡字，跨骑1、计度器故障或驱动能力不足；2、PCB板虚焊、连焊造成所需供电电流偏大；3、降压电容的质量问题造成容量减少。飞车1、测量芯片、电压电流传感器故障、电源故障2、电压输入开路或电路电压低导致电路工作不正常会引起飞车故障。第三十四页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因电子式电能表显示故障：显示模糊、显示缺笔或显示不亮1、显示不亮：电源故障或显示器故障；2、显示模糊；显示器连接部分接触不良，液晶显示长期阳光直射后也会导致显示模糊；3、显示缺笔：显示器坏，驱动电压偏低；4、注意在显示器故障时电表其他功能正常不认电卡1、非有效卡，卡已损坏；2、卡座接触不良，操作不正确；3、用户操作不正确较常见，有过早拔卡，卡插反等。时钟超差1、电表时钟芯片坏；2、电池欠压，电池欠压后，电表掉电，时钟会复位，偏离标准时间第三十五页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因电子式电能表机械故障1、端子烧坏：接入大电流或接线接触不良；2、挂钩损坏：用力过大损坏；3、外壳损坏：跌落引起4、超过50A的电流应严格按规程进行接线，以免由于接触不良或电流线细而在通过大电流时发热表计卡口烧坏1、卡口人为破坏2、往往接入高压、硬导电物体，喷入水等数据乱1、内部数据存储器受到强干扰而造成损坏或数据冲乱。通信接口故障1、接口部分元器件损坏2、往往是受到强干扰、雷击、开关动作损坏第三十六页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因电子式电能表分时表峰、平、谷电量之和小于总电量1、设置时段与费率不对应，设有尖时段，电表就有尖电量，总电量应等于4种电量之和；2、设置时段程序正确，但安装前未对电表进行清零，在费率下有一定测试电量。对多功能表红外设置表时设表失败1、未输入正确电表号；2、未输入正确密码与权限；3、掌上电脑未对准电表或通信距离太远（应小于10m）；4、有其他红外干扰；5、设置校时不成功，电表编成开关未打开；6、使用的设置程序不正确。第三十七页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因电子式电能表485抄表时，“抄表失败”1、电表未上电；2、表号输入不正确；3、RS485A、B口接反；4、同一线路上有两只相同表号的表，相互干扰，无法通信。液晶报警1、失压、失流、逆相序、超负荷、电池欠压等任一故障出现均报警；2、超负荷上限值设定应大于等于电表允许负荷值；3、掌上电脑设置程序中的数据被修改后有错误。第三十八页，共四十八页，2022年，8月28日类别故障情况可能原因电子式电能表停电状态，不能进行红外通信轮显1、电表内部电池欠压；2、有红外干扰；3、电池连接与线路板座针接触不良；停电状态，掌上电脑不能进行停电抄表1、表号输入错误；2、电表应处于轮显状态；3、电表内部锂电池电量不足。第三十九页，共四十八页，2022年，8月28日4、电压互感器的常见故障和故障处理序号故障情况可能原因处理方法1电压互感器高压熔断器的熔丝时常熔断1、铁磁谐振一、二次电压升高；2、空载母线投入高压电容器，操作过电压；3、五柱三相电压互感器，发生一次中点接地或单相接地1、采用抗铁磁谐振措施或更换铁磁谐振，2、母线先带负荷，后投高压电容器；3、高压侧中点接电阻或氧化锌避雷器或压敏电阻2电压互感器接线端子引线断路1、扭紧螺母时螺杆跟着转动，扭断引线；2、接触不良，发热烧断引线。1、防止螺杆转动；2、保证引线接触良好。第四十页，共四十八页，2022年，8月28日序号故障情况可能原因处理方法3三相电压互感器的误差超过误差限三相电压互感器必须保证正相序接线才能准确，相序接反则其误差会超过范围保证电源与电压互感器的正相序接线一致4电压互感器在运行中壳体突然爆炸油浸式电压互感器的自动排气阀失灵，当线圈高温引起气体膨胀，不能排出气体，导致其壳体爆炸安装维修时必须确保自动排气阀灵活好用5电压互感器在运行中烧损1、熔断器的熔丝过大不能熔断；2、极性接错，一、二次电流过大；3、三相系统的某一相长时间接地；4、铁磁谐振、操作过电压和雷电压冲击损坏线圈的绝缘1、采用合格的熔断器；2、严防极性接错；3、尽快消除接地原因；5、加强防谐振、防操作过电压和预防雷击的措施第四十一页，共四十八页，2022年，8月28日序号故障情