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V型电压互感器接线分析与计算


V 型电压互感器接线分析与计算
摘要: 摘要:本文主要阐述了在高压电能计量中 V 型电压互感器与三相 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。 关键词: 关键词:V 型电压互感器 三相有功电能表 接线分析计算

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随着节能工作的进一步推进,计量工作成为企业管理工作中的重 要组成部分,由于矿区尤其是井下能源消耗主要来自于电能,因此做 好电能计量(尤其是井下电能计量)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 型电压互感器配感应式三相三线电能 表进行计量,但在计量过程中常出现计量明显不准或电能表反转的现 象。电能表计量的工作原理:当电压线圈两端加以线路电压,电流线 圈串接在电源与负载之间电流过电流时,电压元件和电流元件就产生 了在空间上不同位置、相角上不同相位的电压工作磁通和电流工作磁 通。电压工作磁通与电流工作磁通在圆盘中产生的感应涡流相互作用 及电流工作磁通与电压工作磁通在圆盘中产生的感应涡流相互作用, 使圆盘转动并通过传动机构实现对电能消耗的记录,即电能计量。一 般来说,电能的消耗正比于表计圆盘转动。为确保计量的准确性,在 表计完好的前提下,最关键就是接线正确,尤其是电压互感器的正确 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、V 型电压互感器接线的高压电能计量装置 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。
1

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,其正确接线图如 图 1 所示。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,接线是严禁改变任 何一相接线,它是 V 型电压互感器正确接线的标准接线图。
三相三线有 功电能表

u TV

v

w

TA U 电 V 源 W 负 荷 TA

图1:V型电压互感器接线图
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, UUV、 即 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 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:
u
UO

倍时(即 100V×

=173V) ,则说明二次接线有错误,应

u

UV

i

UO

W1=UUVIUOtcos(30°+φ) 第二组元件:
u
WV

30°
φ

φ

30°

W2=UWVIWOtcos(30°-φ) 两元件总和为:
2

i u

WO

WO

u

VO

图2:三相三线有功电能表相量图

W=W1+W2 = UUVIUOtcos(30°+φ)+ UWVIWOtcos(30°-φ) 设 UUV= UWV=U1,IUO=IWO=Iφ,则 W= 式中 U1Iφtcosφ U1——线电压,kV; Iφ——相电流,A; t ——运行时间,h; cosφ——功率因数。 从上式得知是正确计量,其更正系数为 1,即 更正系数 K= =1

四、V 型电压互感一次侧错误接线分析与计算 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。
三相三线有 功电能表 三相三线有 功电能表

u TV

v

w u TV TA

v

w

TA U U 电 V 源 W 负 荷 TA 电 V 源 W 负 荷 TA

(a) 图3:V型电压互感器错误接线图一

(b)

3)根据图 3(a)和(b)
3

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: W1=UUVIUOtcos(30°+φ)
u
WV

u

UV

u
30°
φ

UO

i

UO

φ

u i u
WO

VW

第二组元件: W2=UVWIWOtcos(150°+φ) 两元件总和为: W=W1+W2 = UUVIUOtcos(30°+φ)+ UVWIWOtcos(150°+φ) 设 UUV= UWV=U1,IUO=IWO=Iφ,则 W=U1Iφt [cos(30°+φ)+ cos(150°+φ)] =-U1Iφtsinφ 由于计算出的数值为负数,因此此时电能表反转。 5)更正系数 K 为 K= 6)检测 用电压表测量 UWU 电压应为 173V,而不是正常情况下的 100V。 2、一次侧或一、二次侧第一相电压的极性接错,如图 5 所示。 1)从图 5(a)的接线图可以知道一次侧的第一相电压的极性接 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 5(b)接线图可以知道是第一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。
三相三线有 功电能表 三相三线有 功电能表

uVO 150° 图4:第三相一、二次极性反接相量图
WO

=

=-

tgφ

u TV

v

w u TV TA

v

w

TA U U 电 V 源 W 负 荷 TA 电 V 源 W 负 荷 TA

(a)

4

(b)

图5:V型电压互感器错误接线图二

3)根据图 5(a)和(b)可画出如图 6 所示的相量图。 4)根据相量图进行如下计算。 第一组元件: W1=UVUIUOtcos(150°—φ) 第二组元件:
u
UV

W2=UWVIWOtcos(30°-φ)
u
UO

两元件总和为: W=W1+W2
φ

i

UO

150°

φ

= UVUIUOtcos(150°—φ) u + UWVIWOtcos(30°-φ) 设 UVU= UWV=U1,IUO=IWO=Iφ,则 W=U1Iφt [cos(150°-φ) + cos(30°-φ)] =U1Iφtsinφ

WV

30°

i u

WO

WO

u

VO

u 图6:第一相一、二次极性反接相量图
VU

由于计算出的数值为正数,因此此时电能表正转。 5)更正系数 K 为 K= 6)检测 用电压表测量 UWU 电压应为 173V,而不是正常情况下的 100V。 3、 第一相一次侧和第三相二次侧极性接错或第三相一次侧和第一 相二次侧极性接错,如图 7 所示。 1)从图 7(a)的接线图可以知道一次侧的第一相电压和二次侧 的第三相的极性接错,更正时将电压互感器一次侧第一相和二次侧第 三相的正极反接过来就正确了。 2)从图 7(b)接线图可以知道是电压互感器一次侧第三相和二 次侧第一相绕组极性错误,更正时将电压互感器一次侧第三相和二次 侧第一相绕组极性调反就正确了。 = = tgφ

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三相三线有 功电能表

三相三线有 功电能表

u TV

v

w u TV TA

v

w

TA U U 电 V 源 W 负 荷 TA 电 V 源 W 负 荷 TA

(a) 图7:V型电压互感器错误接线图三

(b)

3)根据图 7(a)和(b)可画
u
UV


u
UO

i

UO

如图 8 所示的相量图。
150°
φ

φ

4)根据相量图进行如下计算。 第一组元件: W1=UVUIUOtcos(150°—φ) 第二组元件: W2=UVWIWOtcos(150°+φ) 两元件总和为: W=W1+W2
i u
WO

u

VW

150°

WO

u

VO

u 图8:一欠侧第一相和二次侧第三相及一次 侧第三相和二次侧第一相极性反接相量图
VU

= UVUIUOtcos(150°-φ)+ UVWIWOtcos(150°+φ) 设 UVU= UWV=U1,IUO=IWO=Iφ,则 W=U1Iφt [cos(150°-φ) + cos(150°+φ)] =- U1Iφtcosφ

由于计算出的数值为正数,因此此时电能表反转。 5)更正系数 K 为 K= 6)检测 而不是正常情况下的 100V。 用电压表测量 UWU 或 UUW 电压应为 173V, V 型电压互感器只有一种接线(标准接线图)是正确计量的,其
6

=

=-1

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,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。

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