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根據(jù)系統(tǒng)的接線方式選擇電度表接線

文檔作者：羅秀紅文檔來(lái)源：桐鄉(xiāng)濮院協(xié)鑫環(huán)保熱電有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年12月11日
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熱電技術(shù) 2008年第3期(總第99期)
根據(jù)系統(tǒng)的接線方式選擇電度表接線
羅秀紅
(桐鄉(xiāng)濮院協(xié)鑫環(huán)保熱電有限公司，浙江桐鄉(xiāng)314501)
摘要介紹了在電力系統(tǒng)及電壓互感器的多種接線方式
下。選擇不同的電度表接線方式，對(duì)用電負(fù)荷測(cè)量的精確性
至關(guān)重要。
關(guān)鍵詞接線方式 電壓互感器接線 電度表
l 前言
電力系統(tǒng)中接有大量的大小不同，功能各異的
用電設(shè)備，這些設(shè)備工作時(shí)，從電力網(wǎng)中需要汲取電
能。電度表就是用來(lái)測(cè)定電量的儀表，是電能計(jì)量
最基礎(chǔ)的設(shè)備，廣泛用于發(fā)電、供電和用電的各個(gè)環(huán)
節(jié)，是生活中不可缺少的計(jì)量?jī)x表。
根據(jù)電力系統(tǒng)接線方式不同進(jìn)行電度表接線方
式選擇對(duì)電負(fù)荷測(cè)量的精度是非常重要的。
2 電力系統(tǒng)接線方式的選擇
電力系統(tǒng)各級(jí)電壓等級(jí)的接線形式是由發(fā)、變
電設(shè)備的接線方式來(lái)確定的，比如，發(fā)電機(jī)定子繞組
一般都采用Y型接線(為消除三次和三的整數(shù)倍諧
波)，而對(duì)于Y型接線的中性點(diǎn)，目前大多采用兩種
處理方法，一種是不接地，另外一種是為了防護(hù)定子
繞組過(guò)電壓而采用經(jīng)過(guò)避雷器接地。避雷器內(nèi)部有
氣隙，所以正常運(yùn)行和不接地一樣。
變壓器Y型接法線圈的中性點(diǎn)，目前我國(guó)有三
種處理方法，一是不接地，1O～35kV系統(tǒng)多屬這類
情況。二是經(jīng)過(guò)一個(gè)線性電抗線圈即消弧線圈接
地，10～63kV系統(tǒng)有這種方式。三是直接接地，
110kV及以上系統(tǒng)和380／22OV三相四線低壓系統(tǒng)
都屬這類情況。為提高電網(wǎng)零序電流保護(hù)的靈敏
度，電網(wǎng)電力調(diào)度部門(mén)規(guī)定發(fā)電廠變電站有1—2臺(tái)
變壓器中性點(diǎn)接地，其它變電站有1臺(tái)變壓器中性
點(diǎn)接地，而且這些接地點(diǎn)會(huì)隨電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化
和要求而改變。
中性點(diǎn)接地或經(jīng)小電阻接地方式的系統(tǒng)稱為有
效接地系統(tǒng)或大接地電流系統(tǒng)。中性點(diǎn)不接地或高
阻抗接地，接地電流較小的系統(tǒng)稱為非有效接地系
統(tǒng)或小接地電流系統(tǒng)。
3 電壓互感器接線方式的選擇
電壓互感器的選擇與配置，除應(yīng)滿足所接系統(tǒng)
的額定電壓外，其容量和準(zhǔn)確等級(jí)還應(yīng)滿足測(cè)量表
計(jì)、保護(hù)裝置及自動(dòng)裝置的要求。
電壓互感器的選型：6～20kV配電裝置一般采
用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，現(xiàn)大都采用干式互感器。當(dāng)需要
零序電壓時(shí)，一般采用三相五柱電壓互感器；35—
110kV一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器，
現(xiàn)已有采用干式的(如北京天威生產(chǎn)的干式電壓互
感器)；220kV及以上，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要
求時(shí)，一般采用電容式電壓互感器，接在1 10kV及以
上線路側(cè)的電壓互感器，當(dāng)線路上裝有載波通訊時(shí)，
應(yīng)盡量與耦合電容器結(jié)合，統(tǒng)一選用電容式電壓互
感器。
電壓互感器的接線方式是根據(jù)其用途，所接系
統(tǒng)的特點(diǎn)而定的。一般接線方式有V，v；YN，yn，d；
Y，y11和D，)rIl等。
V，v接線方式：只能測(cè)線電壓，此接法僅用于中
性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，用來(lái)連接
三相功率表、電壓表、繼電器等。一般發(fā)電廠380V
廠用母線PI’、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁PT都采用此接線，380V廠
用母線PI’只接指示線電壓的電壓表和備自投裝置
的電壓繼電器，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁PT僅為自動(dòng)勵(lì)磁裝置提
供電源和提供一個(gè)電壓反饋信號(hào)，采用V，v接線比
較經(jīng)濟(jì)。
YN，yn，d接線方式：可以測(cè)線電壓、相電壓、相
對(duì)地電壓、單相接地時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，此接法廣泛
用于6—35kV屋內(nèi)配電裝置中，還可作為中性點(diǎn)非
直接接地系統(tǒng)中對(duì)地的絕緣監(jiān)察以及實(shí)行單相接地
保護(hù)。一般發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)出口保護(hù)PT采用此接
線，基本二次線圈供表計(jì)和保護(hù)用，輔助二次線圈三
相接成開(kāi)口三角形供接地保護(hù)用。
對(duì)于發(fā)電廠1 10kV及以上的中性點(diǎn)直接接地系
一53 —
熱電技術(shù) 2008年第3期(總第99期)
統(tǒng)，因保護(hù)和測(cè)量的要求都較高，母線配置的電壓互
感器常采用四繞組YN，yn，yn，d接線方式，基本二
次線圈專供保護(hù)用，另一個(gè)基本二次線圈供表計(jì)用，
輔助二次線圈三相接成開(kāi)口三角形供接地保護(hù)和同
期電壓取用。
對(duì)發(fā)電廠的出線，配置的電壓互感器僅作測(cè)量
和同期電壓取用，一般為經(jīng)濟(jì)性考慮多采用單相電
容式電壓互感器。
4 電壓互感器二次側(cè)接地方式的選擇
為防止互感器運(yùn)行時(shí)發(fā)生一、二次繞組的絕緣
擊穿，而使一次側(cè)的高壓竄人二次側(cè)，危及人身和設(shè)
備的安全，所以規(guī)定，互感器的二次側(cè)有一點(diǎn)必須接
地。對(duì)變電站的電壓互感器二次側(cè)一般采用中性點(diǎn)
(N線)接地，對(duì)于發(fā)電廠的電壓互感器，一般采用二
次側(cè)b相接地，也有b相和N線共存的。
二次側(cè)采用b相接地的原因有：一般發(fā)電廠
380V廠用系統(tǒng)采用V，v接線，二次側(cè)的接地點(diǎn)一般
選在二次側(cè)兩線圈的公共點(diǎn)上，為了接線對(duì)稱，習(xí)慣
上把公共端接在b相上，將b相接地；因?yàn)樵谝粋€(gè)電
廠里電壓互感器可能有Y形接線和V形接線，它們
所在的系統(tǒng)進(jìn)行同期并列時(shí)，若讓Y形接線的電壓
A
B
C
C
f
、 n ，
廣
互感器采用b相接地，使V形接線和Y形接線的電
壓互感器都可用于同期系統(tǒng)，可以省去隔離變壓器、
簡(jiǎn)化同期線路并可節(jié)省有關(guān)設(shè)備。
而對(duì)于110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，母
線電壓互感器一般采用中性線N相接地方式。這是
因?yàn)? 10kV及以上系統(tǒng)一般都設(shè)有距離保護(hù)作為相
間短路故障的主保護(hù)或后備保護(hù)，而距離保護(hù)要接
斷線閉鎖裝置，要求有電壓互感器有零線。所以對(duì)
裝有距離保護(hù)的電壓互感器二次回路均要求零相接
地，故一般發(fā)電廠與變電所的110kV及以上大電流
接地系統(tǒng)的電壓互感器是零相接地的，而對(duì)于
1 10kV以下的小電流接地系統(tǒng)的電壓互感器則采用
b相接地。應(yīng)注意的是接到各母線的電壓互感器，不
管次級(jí)中性點(diǎn)是否接地，中性點(diǎn)問(wèn)有電位差，不能將
各中性點(diǎn)相連。
5 三相三線電度表與三相四線電度表計(jì)量’
原理
公式
負(fù)載 Ucb
a． 三相三線式兩元件電度表正確接線及計(jì)量
Uab
圖1三相三線式兩元件電度接線圖
P=U bI COS( +30。)+UcbI COS(30。一 )：
4~umos,I, (1)
U =Ul I=Il
因?yàn)槿嗳€電度表只有兩個(gè)測(cè)量元件，所以，
- --— — 54 ··-——
■
Ub
三相三線電度表一般用在三相負(fù)載基本平衡的情況
下，如對(duì)電動(dòng)機(jī)計(jì)量。由于一般10kV及以上的高壓
系統(tǒng)均采用三相三線的供電方式，所以高壓系統(tǒng)又
大多采用三相兩元件電能表計(jì)量電能。
羅秀紅：根據(jù)系統(tǒng)的接線方式選擇電度表接線
b． 三相四線式三元件電度表正確接線及計(jì)算 公式
A
B
C
Af 。。 ／'l 、c
Ll
一
、lln ，
廣。
負(fù)載 Ueb
Uab
圖2 三相四線式三元件電度表接線
P = U。I。COS + UbIbCOS + U。I COS =
3UICOS西 (2)
U =U。 I=Il
三相四線電度表具有三個(gè)測(cè)量元件，一般用在
三相負(fù)載不平衡的情況下，如生活用電。對(duì)于有效
接地系統(tǒng)的高壓電網(wǎng)必須采用三相四線制測(cè)量電
能。
6 大電流接地系統(tǒng)必須用3P4W 電度表測(cè)量
電能
任何三相三線和三相四線電路的瞬時(shí)功率為：P
=u,i。+ubib+Uei。 (3)
u。、Ub xu?！嚯妷核矔r(shí)值；
i．、ib、i ——相電流瞬時(shí)值。
三相電路的平均功率為：
P =U I．COS + UbIbCOS*b+ U。I。COS中。
=3UICOS~ (2)
從上式可以看出，三相電路的瞬時(shí)(或平均)功
率等于各相瞬時(shí)(或平均)功率之和，與三相電路是
否對(duì)稱無(wú)關(guān)。
在三相三線電路中，沒(méi)有中線，各相零序電流沒(méi)
有通路，中線電流i =0，即i +ib+i =i =O，
ib=一(i。+i ) (4)
將式(4)代入式(3)，有：P=Liai 一Ub(i +i。)+
Uei。
■
Ub
= (U。一Ub)i。+(U 一Ub)i。=ulbi。+u bi。 (5)
其平均功率為：
P=UabI COS( +3O。)+U。bI COS(30。一西)=
3UICOS~ (1)
在三相三線電路中，式(1)與式(2)是完全等效
的，因此，在無(wú)中性線或中性線電流為0的系統(tǒng)中，
采用二元件有功電能表測(cè)量，是完全正確的。
在llOkV及以上大電流接地系統(tǒng)中，理論上認(rèn)
為通過(guò)變壓器中性點(diǎn)接地的接地電流趨于0，但實(shí)際
上，高壓電力網(wǎng)中各相電壓、線路阻抗和負(fù)載阻抗不
會(huì)對(duì)稱，接地電流i 不為0，即：i +ib+i。=i ≠0，
ib=i 一(i。+i ) (6)
將式(6)代入式(3)，有：P=u,i。+ub(i 一i 一
i )+u i
uabi +Uebi。+Ubi (7)
因此，在有效接地系統(tǒng)中，采用三相三線電表測(cè)
量有功電能時(shí)，由式(5)和式(7)計(jì)算產(chǎn)生的誤差
為：
×100％ (8)
平均值為：
一UbI COS(Ub，I ) ?
U。I COS +UbIbCOS b+U
。I COS 。
此誤差純屬由測(cè)量方法引起的，且隨三相電路
中三相電壓、電流的對(duì)稱程度和負(fù)載功率因數(shù)值變
化而改變，若各相電壓相等，各相電流相差不超過(guò)
10％ ，當(dāng)ub，I =0或4-180。時(shí)，由式(9)可得估算測(cè)
一55 —
熱電技術(shù) 2008年第3期(總第99期)
量誤差最大值的近似公式，即
I
? 、
n ±—，n 一 3ICOS~—x100％ (＼ 1Uu)，
通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)變壓器中性點(diǎn)接地的接地電流
進(jìn)行測(cè)試，接地電流都超過(guò)相電流的0．1％ ，有的發(fā)
電廠的中性點(diǎn)接地電流最大甚至達(dá)20％。當(dāng)=0．85
時(shí)，按式(10)估算，采用三相三線兩元件電度表測(cè)量
的誤差最大值為±(0．5—7．8)％ ，大大影響電能表
的測(cè)量精確度，因此，大電流接地系統(tǒng)必須采用三相
四線制電度表來(lái)計(jì)量電能。
7 結(jié)術(shù)語(yǔ)
以上分析可以得出，對(duì)于小電流接地系統(tǒng)，一般
采用三相三線的供電方式，所以大多采用三相三線
制電度表計(jì)量電能。而對(duì)于380／220V三相四線低
壓系統(tǒng)和110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，必須
采用三相四線制測(cè)量電能。
對(duì)于發(fā)電廠、變電站來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的電壓等級(jí)下選
用的電度表可以歸納為：38O／22OV三相四線低壓系
統(tǒng)，母線電壓互感器一般采用V—V接線，二次N相
接地，電流互感器根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)(負(fù)荷三相平衡情
況)可以采用不完全星形接法或完全星形接法，而電
度表一般采用三相四線接線。6—35kV中性點(diǎn)不接
藿
嚼
矚
％
％
囑
囑
縐
％
囑
喁
秣
矚
地系統(tǒng)，母線電壓互感器一般采用二次B相接地，電
流互感器可以采用不完全星形接法和完全星形接
法，電度表接線就要選用三相三線制方式；對(duì)于
110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，母線電壓互感
器一般采用中性線N相接地，電流互感器采用完全
星形接法，電度表接線就應(yīng)選用三相四線制接線方
式。
無(wú)論各電壓等級(jí)的母線配置的電壓互感器二次
采用b相接地還是N相接地，采用三相四線制電度
表接線方式時(shí)，都需要從各組電壓互感器增加一根
電纜芯線將其中性點(diǎn)與相關(guān)的電能表連接，這樣才
能提高電能測(cè)量和線損測(cè)量的準(zhǔn)確度，減少電能的
不明損失，從而獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
參考文獻(xiàn)
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