供用電技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)--三相三線有功電能表的錯誤接線分析

1、<p>　　供用電技術(shù)專業(yè)課程設(shè)計(jì)</p><p>　　題 目：三相三線有功電能表的錯誤接線分析</p><p><b>　　設(shè) 計(jì) 人：</b></p><p>　　班 級：07供電1班</p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>

2、;　　2009年07月09</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題的課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是根據(jù)課程題目畫出相應(yīng)的錯誤接線圖，對錯誤的接線進(jìn)行分析，指出其錯誤的所在，電能表每組元件所測的電壓和電流，并且應(yīng)用相量圖，根據(jù)功率的關(guān)系分析錯誤接線時所測量的實(shí)際功率，確定是否為準(zhǔn)確的計(jì)量。判斷由于錯誤接線而造成的三相三線有功電能表的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向。根據(jù)

3、是否準(zhǔn)確計(jì)量和電能表的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向判斷電能表的接線是否正確。闡述三相三線電能表的原理，和正確的接線。根據(jù)正確的接線圖，應(yīng)用相量圖分析正確接線所測量的實(shí)際功率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：相序；實(shí)際功率；轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向；相量圖；實(shí)際接線圖。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b&

4、gt;</p><p>　　1.1 所選的題目和選題的目的和意義1</p><p>　　1.2解決問題的關(guān)鍵2</p><p>　　第二章 三相三線有功電能表的錯誤接線分析3</p><p>　　2.1 三相三線有功電能表錯誤接線的錯誤接線圖分析3</p><p>　　2.2 應(yīng)用相量圖對錯誤接線時所測實(shí)際功率

5、的分析4</p><p>　　2.3 判斷電能表的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向5</p><p>　　第三章 三相三線有功電能表的正確接線6</p><p>　　3.1 電能表的原理及其正確接線的分析6</p><p>　　3.2 三相三線有功電能表正確接線的接線圖和相量圖6</p><p>　　3.3應(yīng)用相量圖對正確接線時所

6、測實(shí)際功率的分析8</p><p>　　第四章 電能計(jì)量裝置的接線檢查9</p><p>　　4.1 電能計(jì)量裝置的接線檢查的分類9</p><p>　　4.2 互感器的錯誤接線分析9</p><p>　　4.3 有功電能表的錯誤接線分析9</p><p>　　4.4電能計(jì)量裝置接線檢查的相量圖法11<

7、;/p><p><b>　　第五章 總結(jié)12</b></p><p>　　5.1總結(jié)和心得12</p><p><b>　　附 錄13</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 所選的題目和選題的目的和意義&

8、lt;/p><p>　　1.課程設(shè)計(jì)所選的題目</p><p>　　題目：三相三線有功電能表的錯誤接線分析—接入電能表電壓端子的電壓相序?yàn)椋篵-c-a，且a相電流反接.</p><p>　　要求：(1)按照題目給出的情況畫出相應(yīng)的錯誤接線圖</p><p><b>　　(2)指出錯誤所在</b></p><

9、;p>　　(3)應(yīng)用相量圖，根據(jù)功率關(guān)系分析錯誤接線是所測量的實(shí)際功率</p><p>　　(4)判斷錯誤接線造成的電能表的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向</p><p>　　(5)畫出正確接線圖,并應(yīng)用相量圖寫出正確接線時測量的實(shí)際功率。</p><p>　　注意：在畫正確接線圖之前要先對電能表及其正確接線有相應(yīng)的文字說明和闡述。</p><p><

10、;b>　　2．選題的目的</b></p><p>　　經(jīng)過對電能計(jì)量一學(xué)期的學(xué)習(xí)，對單相和三相交流感應(yīng)式電能表有了基本的認(rèn)識，了解了感應(yīng)式電能表的結(jié)構(gòu)和工作原理。經(jīng)過進(jìn)一步的學(xué)習(xí)基本掌握了感應(yīng)式電能表的誤差特性，進(jìn)而熟悉掌握了感應(yīng)式電能表的接線。本次課程設(shè)計(jì)之所以選此題目就是為了進(jìn)一步對感應(yīng)式電能表的個方面知識有深入的了解，更加熟悉的掌握錯誤接線并對錯誤接線進(jìn)行分析，通過分析了解錯誤接線所造成的

11、后果，也是這門課程最復(fù)雜的部分。因?yàn)殡娔鼙淼腻e誤接線會造成很多錯誤的計(jì)量，例如：電能表的轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，電能表漏計(jì)量，正向潛動等。而對于電能表的接線在電壓相序排列正確的三種情況下還有很多種錯誤的接線，只有深入的研究才能牢固的掌握電能表的錯誤接線的分析。</p><p><b>　　3．選題的意義</b></p><p>　　通過本次課程設(shè)計(jì)可以使我的對于電能表的錯誤接

12、線的分析更加熟練，對于電能表的發(fā)展等各方面知識也有了更多的了解，對電能表的結(jié)構(gòu)也有了了解。在電能計(jì)量裝置中由于電壓、電流互感器相序、極性的錯誤導(dǎo)致電能表的誤接線，造成電能計(jì)量的不準(zhǔn)確。三相三線有功電能表常見的誤接線，通過相量分析推導(dǎo)出電能表誤接線時所反映的有功功率表達(dá)式，進(jìn)而求出其對計(jì)量的影響。雖然沒能實(shí)際動手接線，但是對于錯誤的接線通過畫出的接線圖和相量圖對實(shí)際測量的功率進(jìn)行分析，也算對于關(guān)于電能表接線方面的知識有了很大提高，并能準(zhǔn)確

13、的找出錯誤所在。</p><p>　　1.2解決問題的關(guān)鍵</p><p>　　1．根據(jù)給出的條件畫出實(shí)際接線圖</p><p>　　2．根據(jù)實(shí)際接線圖，畫出向量圖</p><p>　　3. 根據(jù)向量圖計(jì)算實(shí)際功率和判斷轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)向</p><p>　　4．根據(jù)電壓、電流的正確地對應(yīng)關(guān)系畫出正確的實(shí)際接線圖和相量圖分析實(shí)際

14、測量的功率</p><p>　　5．相比較發(fā)現(xiàn)錯誤接線和正確接線的不同</p><p>　　第二章 三相三線有功電能表的錯誤接線分析</p><p>　　2.1 三相三線有功電能表錯誤接線的錯誤接線圖分析</p><p>　　三相三線有功電能表錯誤接線在以下條件下分析：</p><p>　?。?）.三相電路完全對稱。&

15、lt;/p><p>　?。?）.三相電源為正相序。</p><p>　　（3）.電流線路和電壓線路互相間沒有接錯線。</p><p>　　（4）.電流和電壓回路沒有短路和斷路。</p><p>　　（5）.沒有b相電流流入電能表電流線圈。</p><p>　　接入三相三線有功電能表電壓端子的電壓相序?yàn)椋篵-c-a，且a相電

16、流反接，根據(jù)上面所闡述的條件，畫出相對象的錯誤接線圖</p><p>　　根據(jù)圖2.1對此三相三線有功電能表的錯誤接線進(jìn)行分析，三相電壓正確的相序?yàn)椋篴-b-c,這樣接入電能表元件的電壓就不同，但是如果接入電能表元件的電流也跟著改變（對應(yīng)相應(yīng)的電流）電能表依然可以準(zhǔn)確的計(jì)量。圖2.1中的三相電壓相序?yàn)閎-c-a，所以接入三相三線有功電能表的電壓就改變了，但是所對應(yīng)接如三相三線的電流卻沒有改變，正確接入三相三線有功

17、電能表的電壓和電流之間的對應(yīng)關(guān)系為：第一組電能表的測量元件所測量的是A和B相之間的電壓，所測量的電流為A相的電流；第二組電能表測量元件所測量的是C相和B相 之間的電壓，所測電流為C相的電流。但是圖2.1中的錯誤接線方式使接入三相三線有功電能表的電壓和電流之間的對應(yīng)關(guān)系為：第一組電能表的測量元件所測量的是B和C相之間的電壓，但是所測量的電流沒有改變，仍然為A相的電流；第二組電能表測量元件所測量的是A相和C相 之間的電壓，所測電流也沒有改變

18、，仍然為C相的電流。</p><p>　　2.2 應(yīng)用相量圖對錯誤接線時所測實(shí)際功率的分析</p><p>　　根據(jù)圖2-1所畫的三相三線有功電能表的接線方式，其電壓和電流之間的對應(yīng)關(guān)系為：第一組電能表的測量元件所測量的是B和C相之間的電壓，所測量的電流為A相的電流；第二組電能表測量元件所測量的是A相和C相 之間的電壓，所測電流為C相的電流。畫出錯誤接線的相量圖</p>&l

19、t;p>　　根據(jù)圖2-2 錯誤接線向量圖所畫的相量的關(guān)系，第一組電能表的測量元件所測量的是B和C相之間的電壓與所測量的電流為A相的電流-之間的夾角為90°+φ；第二組電能表測量元件所測量的是A相和C相之間的電壓與所測電流為C相的電流之間的夾角為210°+φ。根據(jù)由相量圖所得出的條件，對由于錯誤接線所測量的實(shí)際功率進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　P=P1+P2</b

20、></p><p>　　= Ubc·Ia·cos(90°+φ)+ Uac·Ic·cos(210°+φ)</p><p>　　Ubc= Uac = UL Ia = Ic = I</p><p>　　= UL I·[2cos·cos]</p><p>　

21、　=-2 UL I·cos(60°+φ) ·</p><p>　　=-UL I·cos(60°+φ)</p><p>　　2.3 判斷電能表的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向</p><p>　　電能表轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向和驅(qū)動力矩有直接的關(guān)系，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向是正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)取決于驅(qū)動力矩的正負(fù)，而驅(qū)動力矩的正負(fù)又由所測的功率決定。</p>

22、<p><b>　　驅(qū)動力矩的公式為：</b></p><p>　　MQ=K·ΦU·ΦI·sinΨ</p><p>　　=K·（KI·I）·（KU·U）·sin(90°±φ)</p><p>　　=K·KI·KU&

23、#183;[I·U·cosφ]</p><p><b>　　=KP·P</b></p><p>　　KP為驅(qū)動系數(shù)，所以驅(qū)動力矩的大小方向取決于功率。上一節(jié)中對錯誤接線所測量的實(shí)際功率進(jìn)行了分析。P =-UI·cos(60°+φ) ，其中決定P為正負(fù)的是功率因數(shù)角60°+φ，角度φ我們認(rèn)為是屬于【0，90&#

24、176;】以內(nèi)，</p><p>　　所以角度60°+φ的范圍為60°~150°。而在這個范圍內(nèi)角度變化：</p><p>　　當(dāng)(60°+φ)<90°時，即φ<30°則有cos(60°+φ)>0所以P>0，電能表反轉(zhuǎn)；</p><p>　　當(dāng)(60°+φ)>

25、;90°時，即φ>30°則有cos(60°+φ)<0所以P<0，電能表正轉(zhuǎn)；</p><p>　　當(dāng)(60°+φ)=90°時，即φ=30°則有cos(60°+φ)=0所以P=0，電能表不轉(zhuǎn)；</p><p>　　電能表存在三種情況不能很好的計(jì)量電能，所以此種接線為錯誤接線不是正確測量。</p>

26、;<p>　　第三章 三相三線有功電能表的正確接線</p><p>　　3.1 電能表的原理及其正確接線的分析</p><p><b>　　1．電能表的原理</b></p><p>　　三相三線有功電能表由兩組元件組成，電壓和電流的接線端子只有正確接如，所以測量的功率P=P1+P2= Uab·Ia·cosφ+

27、Ucb·Ic·cosφ，電能表才會準(zhǔn)確的測量。</p><p>　　2．電能表的正確接線 </p><p>　　首先，我國生產(chǎn)的電能表所采用的接線方式為單進(jìn)單出，其接線端子的單數(shù)接的是電源電壓，偶數(shù)接的是負(fù)載。</p><p>　　三相三線有功電能表的所接電壓的相序和其對應(yīng)的電流之間的關(guān)系是一點(diǎn)要按照正確的接線方式接如的，三相三線有功電能表的正確

28、接線為：第一組電能表的測量元件所測量的是A和B相之間的電壓，所測量的電流為A相的電流；第二組電能表測量元件所測量的是C相和B相 之間的電壓，所測電流為C相的電流。 </p><p>　　3.2 三相三線有功電能表正確接線的接線圖和相量圖</p><p>　　1．三相有功電能表的正確接線圖</p><p>　　根據(jù)2.1中所闡述的結(jié)論和三相有功電能表的正確接線—每組測

29、量元件所應(yīng)測量的的對應(yīng)電壓和電流時間的關(guān)系，電能表的實(shí)際接線圖3-1。</p><p>　　2.三相三線有功電能表正確接線的相量圖</p><p>　　圖3-1就為三相三線有功電能表的正確接線圖，根據(jù)所畫出的每組元件的所測量的電壓和電流的關(guān)系，可以畫出對應(yīng)的相量圖。</p><p>　　3.3應(yīng)用相量圖對正確接線時所測實(shí)際功率的分析</p><p

30、>　　圖3-2中所畫的就為三相三線有功電能表的正確接線時的相量圖，第一組電能表的測量元件所測量的是A和B相之間的電壓與所測量的電流為A相的電流之間的夾角為30°+φ；第二組電能表測量元件所測量的是C相和B相 之間的電壓與所測電流為C相的電流之間的夾角為30°—φ，根據(jù)相量圖中的電壓和電流之間的關(guān)系，可以推算出所測的實(shí)際功率。</p><p><b>　　P=P1+P2</

31、b></p><p>　　= Uab·Ia·cos(30°+φ)+ Ucb·Ic·cos（330°+φ)</p><p>　　= Uab·Ia·cos(30°+φ)+ Ucb·Ic·cos[360-（330°+φ）]</p><p>　　Ua

32、b= Ucb = UL Ia = Ic = I</p><p>　　= UL·I·[cos(30°+φ)+ cos（30°—φ)]</p><p>　　= UL I·[2cos·cos]</p><p>　　=2 UL I·cosφ · </p><p>

33、　　=·UL I·cosφ </p><p>　　三相三線的總功率P等于每一相的功率相加，也就是P= P1+P2+ P3，由于負(fù)載對稱，所以總功率P=3 UP·IP·cosφ，又因?yàn)镮P= IL；UL = UP，所以總功率P= UL I·cosφ，圖3-1的接線方式所推算出的所測實(shí)際功率和每一相功率相加得出的功率相等，所以圖3-1可以轉(zhuǎn)確的計(jì)量，同時φ角在0&

34、#176;~90°之間變化，cosφ總為為大于0，所以功率P為大于0，因?yàn)?lt;/p><p>　　驅(qū)動力矩MQ==KP·P，MQ就為正的，所以電能表為正轉(zhuǎn)。</p><p>　　第四章 電能計(jì)量裝置的接線檢查</p><p>　　4.1 電能計(jì)量裝置的接線檢查的分類</p><p>　　電能計(jì)量裝置的接線檢查可分為停電檢查和

35、帶點(diǎn)檢查兩種</p><p><b>　　停電檢查</b></p><p>　　新安裝互感器、更換互感器以及二次回路的電能計(jì)量裝置投入運(yùn)行之前</p><p>　　都必須在停電的情況下進(jìn)行接線檢查</p><p>　　對于運(yùn)行中的電能計(jì)量裝置，當(dāng)無法判斷接線正確與否或需進(jìn)一步核實(shí)帶電檢查的結(jié)果時，也要進(jìn)行停電檢查。<

36、;/p><p>　　停電檢查的內(nèi)容：檢查電能表接線正確與否，互感器的變比、極性，三相電壓互感器的接線組別以及進(jìn)行二次電纜線路導(dǎo)通和界限端子標(biāo)志的核對。</p><p><b>　　帶電檢查</b></p><p>　　對于經(jīng)過停電檢查的電能計(jì)量裝置，在投入運(yùn)行后首先應(yīng)進(jìn)行帶電檢查。</p><p>　　對于正在運(yùn)行中的電能計(jì)

37、量裝置也應(yīng)定期進(jìn)行帶電檢查。</p><p>　　4.2 互感器的錯誤接線分析</p><p>　　電壓互感器回路熔斷器熔斷、接線端鈕螺絲松動、繞組斷線、引出線焊接點(diǎn)斷開等，將使互感器一、二次回路發(fā)生斷線；互感器接線端鈕標(biāo)志不正確、互感器的繞組連接錯誤等，將造成互感器極性接反，至使互感器的二次電壓或電流的大小和相位發(fā)生變化，導(dǎo)致錯誤計(jì)量。</p><p>　　4.3

38、 有功電能表的錯誤接線分析</p><p><b>　　1．幾種特殊的情況</b></p><p>　　電能表接線正確時，如果有功功率傳輸方向一定，無論負(fù)載是感性還是容性，無論三相電路的相序如何，單相和三相有功電能表都應(yīng)該正轉(zhuǎn)。我們依此分析電能表的接線是否正確。在正確的接線下，有功電能表遇到下列情況反轉(zhuǎn)，仍屬于正常現(xiàn)象：</p><p>　　別

39、測功率改變輸送方向，例如聯(lián)絡(luò)線路連接的兩部分網(wǎng)絡(luò)和電源都有可能互相輸送功率。</p><p>　　大型電動機(jī)超速運(yùn)行成為發(fā)電機(jī)，向供電網(wǎng)內(nèi)其他負(fù)載回送電能。</p><p>　　用三只單相電能表測量三相四線電路的有功電能時，如果有相間負(fù)載，有的單相電能表在一定條件下可能反轉(zhuǎn)，但負(fù)載消耗的總電能，等于正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)電能表的示數(shù)的代數(shù)和。</p><p>　　2. 三相三

40、線的錯誤接線分析</p><p>　　我們假定在以下條件下來分析各種錯誤接線時電能表測量功率的變化</p><p><b>　　的情況：</b></p><p><b>　　三相電路完全對稱</b></p><p><b>　　三相電源為正相序</b></p>&

41、lt;p>　　電流線路和電壓線路互相間沒有接錯線</p><p>　　電流和電壓回路沒有短路和短路</p><p>　　沒有b相電流流入電能表電流線圈</p><p>　　在以上的條件下，三相三線有功電能表的電壓接線端子所接入的電壓只有三種情況:</p><p>　　電壓相序?yàn)椋篴-b-c</p><p>　　電

42、壓相序?yàn)椋篵-c-a</p><p>　　電壓相序?yàn)椋篶-a-b</p><p>　　對于三相三線有功電能表的電流接線端子所接入的電流只能是四種：；；；</p><p>　　由于三相三線有功電能表有兩組元件，所以兩個電流線圈可能有以下8種電流組合</p><p>　　第一組接入電流為，第二組接入電流為</p><p>

43、　　第一組接入電流為，第二組接入電流為</p><p>　　第一組接入電流為，第二組接入電流為</p><p>　　第一組接入電流為，第二組接入電流為</p><p>　　第一組接入電流為，第二組接入電流為</p><p>　　第一組接入電流為，第二組接入電流為</p><p>　　第一組接入電流為，第二組接入電流為&

44、lt;/p><p>　　第一組接入電流為，第二組接入電流為</p><p>　　三組電壓，八組電流一共可以組成24種接線方式。只有根據(jù)每一種的接線方式，畫出相量圖，寫出功率的表達(dá)式，來判斷接線是否正確。24種接線方式中，只有一種是正確的界限方式。</p><p>　　4.4電能計(jì)量裝置接線檢查的相量圖法</p><p>　　相量圖法是檢查電能表接

45、線最基本的方法。它不僅能判斷出接線的正確與否，且能通過相量的分析，判斷屬于哪一種錯誤接線，從而找到改正接線的途徑。</p><p>　　通過對相量圖的分析，從而分析出所測的實(shí)際功率，判斷是否準(zhǔn)確的計(jì)量，和判斷有功電能表的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向。</p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p><b>　　5.1總結(jié)和心得<

46、/b></p><p>　　通過這次的課程設(shè)計(jì)，不單單在電能計(jì)量方面收獲了很多，并從新拾起了電氣CAD的知識，和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)。對于三相三線有功電能表的接線有了更加深入的掌握，并能夠熟練準(zhǔn)確的畫出相應(yīng)的接線圖和相量圖，而且根據(jù)相量圖進(jìn)行分析接線是否正確，和所測實(shí)際功率的，從而判斷電能表的轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)向。</p><p>　　基本明白了為什么會出現(xiàn)電能表的轉(zhuǎn)盤反轉(zhuǎn)或不轉(zhuǎn)，電能表漏計(jì)量，正向潛動

47、等情況。</p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)也使我知道，以后如果從事這方面的工作的時候，一定要細(xì)心，避免因?yàn)榇中拇笠舛斐呻娔鼙淼腻e誤接線，從而造成錯誤計(jì)量。給國家和人民帶來損失。更應(yīng)避免不法人的偷電行為。</p><p><b>　　附 錄</b></p><p>　　下圖為單相正弦型無功電能表聯(lián)合接線圖</p><p&