逆相序对电表计量的影响

作者：张冬

来源：《科技风》2020年第26期

        摘;要：本文介绍了在日常电度表接线中常出现的逆相序问题的定义，并通过电度表对有功电度和无功电度的计量原理，从理论上分析了逆相序对各种电度表计量的影响，并提出了相应的防范措施和应对办法。

        关键词：逆相序;电度表;三原件;两原件;核相仪

        电度表作为电能计量的仪器，保证它的准确性不管是对供电单位还是用电单位都直接影响到各自的经济利益，具有重要的意义。而电度表能否真实、准确地计量实际用电量又与三相交流电的相序有着直接关系。而这个问题常常被人们所忽视。本文将从实际工作当中发现的“逆相序”問题出发，从根本原理上分析问题，并提出解决方法。

        一、何为逆相序

        众所周知，我们目前使用三相交流电，按照其电压相位的先后顺序分为A、B、C三相，分别用黄、绿、红三种颜色区分。即A相超前B相120°，B相超前C相120°，C相又超前A相120°。按照这样的顺序，ABC、BCA、CAB三种顺序都为正相序。相反，ACB、BAC、CBA三种顺序均称为逆相序。在实际工作当中，我们可以利用核相器等仪器来测量三相之间的角度，从而确定三相电源的相序是正相序还是逆相序。

        二、逆相序对不同类型电度表计量的影响

        目前，计量用的电度表可分为三元件和两元件。我单位35kV和6kV系统所用类型大多为三相两元件电度表。下面就分别从两种类型表计的计量原理出发，分析逆相序对各自有功电度和无功电度计量的影响。

        （一）逆相序对三元件电度表计量的影响

        （1）三元件电度表采用的是三元件有功电度计量和跨相90°型无功电度计量原理。其计量的有功功率为P=Pa+Pb+Pc，即分相计量，只与各自的相电压、相电流及之间的夹角有关，与相序无关。所以，只要三相电压的相序和三相电流的相序相对应，则逆相序不影响三元件电度表的有功计量。

        （2）跨相90°型无功电度表的接线原理如图1所示。正相序时，三个元件的无功功率计量为：

        Q1=Ubc;Iacos（90°-θa）=Ubc;Iasinθa（1）

        Q2=Uca;Ibcos（90°-θb）=Uca;Iasinθb（2）

        Q3=Uab;Iccos（90°-θa）=Uab;Iasinθc（3）

        逆相序时，三个元件的无功功率计量为：

        Q1'=Ubc;Iacos（90°+θa）=-Ubc;Iasinθa=-Q1（4）

        Q2'=Uca;Ibcos（90°+θb）=-Uca;Iasinθb=-Q2（5）

        Q3'=Uab;Iccos（90°+θc）=-Uab;Iasinθc=-Q3（6）

        可见，三元件无功电度表在逆相序计量的无功功率与正相序计量时大小相等，方向相反，对于三元件电度表来说，有功计量跟相序无关;无功计量的大小与相序有关，相序不同无功计量的方向相反。这一点对于有正反向计量的表计来说就不会影响到最后的无功计量。

        （二）逆相序对两元件电度表计量的影响

        （1）两元件电度表的有功计量原理如图2所示：

        P1=Uab;Ia;cos（30°+θa），

        P2=Ucb;Ic;cos（30°-θc）。（7）

        当逆相序排列为BAC、ACB、CBA时，两元件表计量的有功功率分别为：

        P1=Uba;Ib;cos（30°-θb），

        P2=Uca;Ic;cos（30°+θc）。（8）

        P1=Uac;Ia;cos（30°-θa），

        P2=Ubc;Ib;cos（30°+θb）。（9）

        P1=Ucb;Ic;cos（30°-θc），

        P2=Uab;Ia;cos（30°+θa）。（10）

        由于两元件表适用于中性点不接地系统中，三相电路对称，可满足：Ia=Ib=Ic;Uab=Ubc=Uca;θa=θb=θc。所以，不论相序如何式（7）、（8）、（9）、（10）有功功率均相等。可见，逆相序不影响两元件电度表的有功计量。

        （2）两元件电度表的无功计量原理为内向角60°型，如图3所示。

        正相序时，无功电度表两元件反应的驱动力矩为Mq1+Mq2，

        MQ1=K1;ΦUbc;ΦIa;sin（150°-θa）

        =K1;ΦUbc;ΦIa;sin（30°+θa）（11）

        MQ2=K2;ΦUac;ΦIc;sin（210°-θc）

        =-K2;ΦUac;ΦIc;sin（30°-θc）（12）

        当两元件结构相同，三相电路完全对称时，令K1=K2=K，θa=θc=θ，则电度表总的驱动力矩为：

        M正=MQ1+MQ2=K;ΦU;ΦI;sinθ（13）

        逆相序时，

        M逆=MQ1+MQ2=√3K;ΦU;ΦI;cos（30°-θ）（14）

        M正/M逆=2/（√3ctgθ+1）（15）

        ①当ctgθ>√3/3，即θ

        ②当ctgθ=√3/3，即θ=60°时，M正/M逆=1，无功表转速正常;

        ③当ctgθ60°时，M正/M逆>1，无功表转速变慢;

        由此可见，逆相序时无功表计量的误差与电压和电流的夹角θ有很大关系，计量误差可正、可负。

        由于功率因数cosφ=P/S=P/√P2+Q2，P为有功功率，Q为无功功率，S为视在功率。对于两元件无功电度表，当θ60°时，无功表转速变慢，无功计量比真实值偏小，功率因数比真实值偏大。

        三、结论

        通过以上分析，我们可以得出如下结论：

        （1）对于三元件电度表而言，逆相序不影响有功计量，但是无功计量的方向反了。

        （2）对于两元件电度表而言，逆相序不影响有功计量，但直接影响到无功计量，计量误差可正、可负，直接影响到功率因数的准确性。

        （3）虽然从原理上分析，只要三相电压和三相电流的相序相对应，逆相序不影响电度表的有功计量，但是值得注意的是：厂家在出厂校验电度表的准确等级时，是按照正相序校验的。如果用户在使用时，将相序接成逆相序，从而出现的准确度问题厂家是不予负责的。

        （4）由于逆相序会直接影响到无功功率的计量，进而会影响到用户功率因数的准确性。

        四、防范措施

        目前我们国家的执行的电费是对用户进行有功功率计量收费，对用户功率因数进行指标考核。由于逆相序不会直接影响到有功计量，所以此类问题容易遭到忽视。但是从上面的分析可以看出，逆相序会直接影响到电表的无功计量，进而影响到功率因数的准确性，会给指标考核、用能分析和能源管理带来很多问题，应该引起足够的重视。

        如何防范此类问题的发生，自己也从实际工作当中总结了以下几点：

        （1）对于整个变电系统，从变电站电源至变压器至母线在至各個馈线，应表计好严格统一的相序标示。

        （2）在施工和验收时，一定要核对电压互感器、电流互感器的连接线相序是否正确。可以使用核相器等设备进行相序验证。

        （3）目前使用的新型电度表均带有提示相序错误的指示。我们在日常巡视检查时，一定要注意观察表计相应的告警提示，从而能及时地发现和解决问题。

        参考文献：

        [1]陈清杰.浅谈低压用电检查错误接线及计量串户预防措施[J].科技与创新，2016（15）：118.

        [2]郑香龙.电表安装中的常见问题分析[J].企业技术开发，2015（30）：109-110.