电能表与互感器

第五章电能表与互感器电能计量装置的作用：①电力市场中作为电能量贸易结算依据；②发电厂用于计量厂用电量；③供电公司用于测量每条线路的实际线损；④工农业客户用于计算单位产品耗电量，核算产品的电能成本；⑤各单位用于计量下属部门的分电量。电能计量装置的主要部件：①计量用电流互感器、电压互感器；②电能表；③互感器与电能表之间的二次回路。电能计量装置的附属部件：①试验接线盒；②失压断流计时仪；③铅封；④电能计量箱(柜);⑤电能量集抄设备。按相别及接线方式，分为单相表、三相三线两元件表和三相四线三元件表。按电能种类，分为有功电能表、无功电能表、直流电能表。按电压等级，分为高压表、低压表两种。按电流测量范围，分为直通表和经电流互感器接入两种。按准确度等级，分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、3.0级。按结构原理，分为感应式电能表、全电子式电能表、机电一体化电能表。按测量功能，可分为分时计费（复费率）电能表、最大需量电能表、预付费电能表、集抄电能表、多功能电能表。电能表分类§5-1单相感应系电能表感应系电能表的结构1、驱动元件：产生转动力矩的元件。包括电流电磁铁和电压电磁铁。电流电磁铁由“U”字形铁心和电流线圈（导线粗，匝数少）组成，电流线圈与负载串联，通过负载电流。电压电磁铁由横“日”字形铁心和电压线圈（导线细，匝数多）组成，电压线圈与负载并联（电感性很强），承受负载电压，始终带电。2、转动元件：由铝制园盘和转轴组成。驱动元件所产生的交变磁通穿过铝盘，在铝盘上产生涡流，该涡流又和产生它的磁通相互作用，产生电磁力驱使铝盘转动。

3、制动元件：产生反作用力矩的元件。是一个永久磁铁。

铝盘转动时，永久磁铁的磁场切割铝盘并在铝盘中产生感应电流，该感应电流和永久磁铁的磁场相互作用，产生反作用力矩。

4、积算机构：用来计算铝盘的转数并将转数变换为被测电能的千瓦小时数。包括转轴上的蜗轮、蜗杆及一套齿轮和字轮。通常称为计度器。

G-蜗杆；A-蜗轮；B、D-主动轮；C、E-从动轮；1~4-横轴；5-进位轮；6-长齿；7-短齿；8-梢齿；9-槽齿；10-转轴铝盘转动原理1、驱动力矩2、驱动力矩与有功功率的关系3、当负载功率稳定时，MT=MQ，铝盘匀速转动，则有4、时间T内铝盘所转圈数N为：

N=nT=CPT=CW感应式电能表的工作原理

单相电能表的接线方式直接接入式图经互感器接入式图注：P72图5-2有错误互感器在电力系统的作用

在计量大电流线路的电能时，可按电流互感器的变比ki来减小电流；在计量高电压线路的电能时，可按电压互感器的变比ku

来降低电压；使接到互感器二次侧的电能表能够安全、准确地计量电能。此时所计电能量W为：

W=(本月抄见数-上月抄见数)×ki×ku

尽管一次电流与电压有各种不同的值，但通过合理选择互感器的变比，可使电流互感器二次额定电流统一为5A（330kV及以上线路为1A），使电压互感器的二次额定线电压统一为100V，这样可使电能表制造规格单一化、标准化，同时降低的表耗，使电能表校验及资产管理时的程序简单化、规范化。互感器还能降低对电能表的绝缘要求，保证在测量回路上工作的人员安全地与高电压大电流隔离。§5-5仪用互感器一、电流互感器简介

电流互感器的一次绕组与被测电路串联，二次绕组与电能表的电流线圈串联。电能表的电流线圈内阻很小，所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。电流互感器的接线电流互感器的使用与选择1、低压供电客户的负荷电流为50A以上时，电能表不宜直通，应采用电流互感器接入方式。

2、选择电流互感器的一次额定电流，就是选择额定变比，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定值的60%左右，至少应不小于30%。

3、电流互感器二次连线须用单芯铜线，不能太长太细，截面积不少于4平方毫米。4、电流互感器运行中二次不允许开路。

5、电流互感器接线必须按减极性连接。

6、高压电流互感器K2端要可靠接地。

钳形电流表

P85图5-12交直流两用钳形表

P85图5-13

电压互感器的一次绕组与被测负载并联，二次绕组与测量仪表的电压线圈并联。与电力变压器的主要区别是两者容量不同，电压互感器的二次负荷——电能表电压线圈的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运行的变压器。二、电压互感器简介

二次连线电阻上的压降为

I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2％；其它电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.5％。

电压互感器的接线与使用

电压互感器运行中二次侧严禁短路。按要求的相序接线。二次侧须可靠接地。

(a)三相三线两元件表

三相三线制计量三相感应式

电能表的结构(b)三相四线三元件表三相四线制计量§5-2三相有功电能表电子式电能表原理框图与计量单元接口电压监控时钟数据存储器时钟电池负荷曲线存储器LED报警电子狗按钮参数存储器抄表电池备份数据存储器LCD显示器RS485通讯接口检测输出监控输出脉冲输出吸附红外通讯接口远红外通讯接口主数据处理器SPI管理单元一、三相三线有功电能表的接线方式

原理图相量图

ūaūbūCⅰcⅰaūabūcbΦc

ΦA

三相三线有功电能表的原理三相三线有功电能表现场接线----直通式低压三相三线有功电能测量-----经互感器接入式

主要用途：必须同时配接电压互感器和电流互感器，计量35KV、10KV高压供电的大容量电力用户的用电量。接线方式：两个电流互感器四线连接，有各自独立的二次回路；两个电压互感器V/V连接。三相三线有功电能表的现场接线原理图、相量图及计算式

ūaūbūcⅰaⅰcⅰbΦ

Φ

Φ

二、三相四线有功电能表的接线方式

低压经TA接入的标准接线，三个TA六线连接，电流、电压线各自独立。

低压直通表接线图

三相四线电能表的现场接线方式

电流互感器二次通过实验接线盒接线用于110kV及以上高电压等级的大电流接地系统，电压互感器采用YNyn接线。

1、三相三线无功电能表的原理图、相量图及计算式ūaūbūcūbcūacⅰaⅰcΦa

Φc

60°60°Φubc

ΦuacΦⅰcΦⅰa§5-3三相无功电能表三相三线内相角无功电能表三相三线无功电能表电压线圈串联电阻的原因在感应式电能表电压线圈的首端串联一个附加电阻R，使电压线圈的电阻成分增加，电压线圈的阻抗角从原来的，仅滞后，而又与同相，所以滞后相应的电压（这个角度称为内相角）。三相三线无功电能表的现场接线ⅰbūabūaūbūcūbCūCaⅰaⅰCΦ

Φ

Φ

2、三相四线无功电能表的原理图、相量图及计算式低压直接接入

三相四线无功电能表的现场接线图

低压采用TA接入

电能表的型号类别代号组别代号结构代号功能代号设计序号辅助说明D-电能表D-单相S-全电子式Y-预付费阿拉伯数字字母或数字S-三相三线F-复费率(厂家代号)（附加标注）T-三相四线D-多功能B-标准电能表I-载波抄表Z-最大需量X-无功电能§5-4电能表的使用

（b）全电子电能表

（a）机电一体化电能表

电能表的铭牌示例额定参数包括电流和电压的额定值

额定电流又分为标定电流和额定最大电流。标定电流是计算负载的基数电流值，额定最大电流是电能表长期工作，而且误差与温升完全满足技术条件的最大电流值。如5(20)A，10(40)A，3×1.5(6)A，3×0.3(1.2)A等等，前面的数字是标定电流，括号中的是额定最大电流，乘号前面的3表明是三相表。

直接接入式电能表的标定电流，应按正常运行负荷电流的3