三相三线电能表相位正确情况下负电流分析
时间：2023-01-28 20:20:03 来源：天一资源网 本文已影响 人 
国网河北省电力有限公司平乡县供电分公司 张彦广
利用用电信息采集系统对异常情况展开监测，是保证电能计量装置应用精准性的有效举措，但在具体进行用电信息采集系统应用时，可能会因为负载性质影响，导致三相三线电能表即便在接线正确的情况下仍会出现负电流问题。如单纯对电能计量装置电流二次回路接线展开调整，可能会造成电能表计量出现失准的状况。
在对三相三线电能表（简称电能表）进行使用过程中，会通过对液晶显示器对接入电流状态展开观察，确定电流接线是否合理。如显示器显示为“-”号，并不代表电流互感器存在极性接线错误，需通过深入性分析明确负电流产生的根本原因，再展开调整方案设置。为更好地对负电流产生原因展开分析，首先需对电能表计量原理展开探讨，以便更好地展开原因研究。
电能表计量原理：根据电能表基本情况，在对电能表进行使用过程中，会对需量、四个象限功以及无功电量等内容展开同时计量，会通过对测量元件的运用对电能表电量参数展开计算。设备内容计量芯片算法和二元件有功电能表计算原理基本相同，如果假定三相电压保持对称状态、三相电流保持平衡，此时将三相三线两元件电能表运用到中性点绝缘系统用户当中，在按照相应公式展开计量分析[1]。在通过计算获得一元件、二元件有功功率以及总有功功率和总无功功率之后，能够根据计算公示确定两表法计量基本原理。其中第二元件和第一元件之间功率正负和对应相电流、电压间夹角余弦值φ 有密切关联。
按照相量分析，电能表计量元件1电压用Uab表示，电流用Ia表示；
元件2电压为Ucb，电流为Ic，则各计算公式如下。一元件、二元件有功功率计算：P1=UabIacos(30°+φa)，P2=UcbIccos(30°-φa)；
总有功功率：P=P1+P2=UIcos(30°+φ)+UIcos(30°-φ)=一元件、二元件无功功率计算：Q1=UabIasin(30°+φa)，Q2=UcbIcsin(330°+φa)；
总无功功率：Q=Q1+Q2=UIsin(30°+φ)+UI sin(330°+φ)=
由于当三相三线两元件电能表内元件有功功率出现负值状态时，电能表会自动将元件电流判断为负值，所以在电能表处于正确接线状态时，也可能会出现采集系统负值或电流显示为负值状态的状况。
以一元件分析为例：此时按照上述公式内容，如显示器中一元件电流数值为负值，则一元件有功功率也呈现为负数状态；
如果显示器中的二元件电流数值呈现为负数，则二元件有功功率处于负数状态[2]。如果处于前一种状态模式，一元件的夹角余弦值会处于60～90°之间，sin(30°+φa)属于正值状态，其无功功率在1以上。在接线正确的状态下，一元件有功功率如果呈现为负值状态，电能表总有功功率会处于正值的状态，总无功功率也是如此。
根据综合分析结果，在确定电能表接线处于正确状态时，发现无功欠补偿用户A 相长期显示电流多为负值，用户变压器存在空载及轻载等问题，没有及时进行无功补偿。在变压器处于轻载及空载运行状态时，可从电网处吸收到一些有功功率，能对涡流损耗及磁滞损耗进行补偿，有功分量此时会处于低于无功分量的状态，夹角余弦值会超过60°。接线正确但显示为负电流的状态，主要以无功过补偿用户为主，会在变压器处于空载或轻载状态过程中，出现没有按照功率因素展开投切或无功补偿装置存在故障的状况，会导致无功补偿出现过补偿的状况，此时的夹角余弦值会在60°以下。但需要注意，无论是哪种情况电能表的总有功率都会超过0。
在此将通过对接线错误时特性的分析对负电流产生可能性展开研究，以便结合正确接线下的电能表状态，对该状态下出现负电流问题处理的方式方法展开探讨。按照三相三线电能表特性，因为三相电压及电流均会按照相应颜色进行分色，会对线径进行分设接线，所以一般不会出现电流或电压相位接错的问题，接线错误多会发生在电流二次回路极性方面[3]。在此，将重点对A 相极性接反特性及C相极性接反特性展开探讨。
3.1 A 相极性接反特性
在对极性接反之后的特性进行分析时，需结合功率因数角具体情况，按照角度数值进行分析。如果功率因数角处于-90～60°之间，一元件以及二元件的有功功率均处于负值状态，此时总无功功率以及总有功功率也处于负值状态，无论是C 相还是A相都显示为负值电流，和接线应出现电流模式并不相同。如果功率因数角数值在60～90°之间，无论是一元件二元件的有功功率还是总功率均处于正值状态，总无功功率为负值状态，此时两相电流均显示为正向电流，和应该出现的接线电流形式并不相同。
功率因数角处于0～60°范围时，一元件有功功率为负、但二元件的有功功率为正，总无功功率与总有功功率与呈现为相反的状态。所以A 相极性在出现接反状况之后，总无功功率始终处于负值状态，无论功率因数如何变化都不会发生改变，与正确接线所显示的无功功率数值处于相反状态，可利用这一点确定A 相极性连接是否准确。
3.2 C 相极性接反特性
在出现极性接反的状况时，如功率因数角处于-90～-60°之间，一元件及二元件的有功功率处于正值状态，总无功功率及有功功率为正向，两项显示电流均为正向电流，和正常接线模式出现的电流情况并不相符；
在功率因数角为60～90°之间时，一元件和二元件的有功功率处于负值状态，总无功功率为正值状态，两项所显示的电流均处于负值，和具体接线所显示的情况并不相符。综上，在C 相极性出现接反问题时，无功功率始终处于正向状态，并不会因功率因数的变化而出现干扰，和C 相负电流状态时的无功功率数值正好相反，可通过对无功功率数值状态的分析确定是否存在极相接反的问题，以便及时对接反问题进行纠正，保证接线的准确性。
通过对A 相及C 相极性接反情况的分析可发现，当两者处于接反状态时所表现出的情况与正确接线情况并不相符，非发电用户的无功功率及有功功率均处于负值状态，可按照这一特点确定是否存在接线问题，并直接找到症结所在对问题进行处理，保证电能表的接线准确性，为后续的使用提供助力，确保正确接线下的复电流问题能够得到合理解决。
3.3 三相四线电能表计量原理与负电流处理方案
无论是三相四线还是三相三线电表能都具有相同功能，但前者能通过对测量元件的运用对三相电量参数展开独立计算，其内部计量芯片算法和三元件有功电能表的计算原理基本相同[4]。两种电能表在接入方式方面并不相同，其中三相三线电能表并不需要展开B 相电流及零线的连接，会因接入方式存在差异而导致两者计量原理并不相同。
电能表接入综合负荷性质和三相三线电能表有功计量原理有密切关联，会在特定负荷性质状态下确保在正确接线状态时不会发生负电流的状况。而三相四线电能表有功计量原理和负荷性质间的关联并不强，在各相的有功功率因素角处于-90～90°范围时并不会导致负有功功率的出现。
3.4 回路改造和现场测试
在保持三相三线电能表原有回路基础上，通过进行B 相电流及零线连接的方式，根据三相四线电能表接线方式进行接线，并在完成接线后对电能表电量底数进行抄写。需要通过对电能表校验装置的应用，向两块电能表施加相同组电压，加入相同的电流以及运行相位，对相同时间段内的电量走数情况进行记录。通过进行现场测试验证发现，将三相三线电能表转变为三相四线电能表后，能对原有正确接线状态下的负电流产生问题进行有效处理，不仅电表运用较为理想且计量准确度相对较高。
智能表在运行过程中如出现负电流问题，表明可能是电能表内部A 相电流出现反向状态所造成的。当通过计算得到有功功率处于负值状态时，便可判断A 相电流处于反向状态，需通过对现场具体情况的分析和判断，确定电流接线是否准确。
在电表出现功率因数超下限警告问题时，该项问题和电表出厂默认总功率因数阀值及接入设备负载性质有着密切关联，如存在接入设备负载超过主性负载的状况，会因接入设备总功率因数没有达到电能表默认设置因素水平的原因，导致出现超下限警告的问题[5]。需通过对电能表功率因数下降具体产生情况的详细分析，制定出针对性较强的应对举措，通过合理设置参数以及提升接入设备功率因数等方式，保证警告能够得到及时消除。
如果电能表接线处于正确状态，但存在功率因素超限及负电流问题，可能是因接入电能表设备负载性质所造成的，所以为有效规避该项问题，需在进行电能表设备选择过程中做好设备负载性质的挑选，通过合理分析选择出最佳设备，以便实现对负电流问题的彻底根治。
综上，因为负电流的形成原因相对较为复杂，所以在出现该项问题时，需做好问题产生根本原因的分析，不得直接进行调整，需按照计量原理内容、通过计算的方式确定负电流产生的具体情况，以便通过和三相四线电能表进行转换或合理挑选设备负载性质等方式，达到对负电流问题的有效处理，保证电能表的计量准确程度。
猜你喜欢 负值电能表三相 浅谈低压三相异步电机启动保护的选择与应用防爆电机(2022年3期)2022-06-17立式220kW两级异步三相电机冷却方案研究防爆电机(2021年2期)2021-06-09石油过剩：一桶油如何突然跌至负值英语文摘(2020年7期)2020-09-21电能表的计算分类解析初中生学习指导·中考版(2020年12期)2020-09-10回味暑假生活，看看动物小伙伴们的表现意林·少年版(2019年20期)2019-11-13三相异步电动机正反转的控制设计电子制作(2019年23期)2019-02-23采用并联通用内模的三相APF重复控制策略电机与控制学报(2018年9期)2018-05-14物理电功率专题练习初中生学习·高(2016年8期)2016-05-14细说电能表中学生数理化·中考版(2015年11期)2015-09-10轻松面对 “电能表学生之友·最作文(2014年12期)2015-01-21 相关关键词： 相位
