三相四线电能表不接零线电量分析0516.docx
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三相四线电能表不接零线电量分析0516
三相四线电能表不接零线电能计量分析
三相四线电能表，一般在安装时都将零线接入。
在安装时没有将零线接入，经过理论计算和试验得出：
在正常情况下（三相电压对称，电流对称或不对称）不接零线均不会造成计量误差；如果三相不对称的时候，则会造成计量误差，而且此误差与接零线时的误差不同。
1．正确接线时的计量情况
三相四线有功电能表的标准接线方式如图1所示：
此种接线情况的向量图如图2所示：
Ia、Ib、Ic分别通过元件1、2、3的电流（即负载电流），Ua、Ub、Uc分别为元件1、2、3的电压线圈承受的电压（即电源电压），Φa、Φb、Φc分别为三相负载的功率因数角。
此时电能表三组元件所测得的功率分别为：
元件1：
P1=Ua×Ia×cosΦa、Q1=Ua×Ia×sinΦa
元件2：
P2=Ub×Ib×costΦb、Q2=Ub×Ib×sinΦb
元件3：
P3=Uc×Ic×costΦc、Q3=Uc×Ic×sinΦc
三相对称时：
Ua=Ub=Uc=U
Ia=Ib=Ic=I
Φa=Φb=Φc=Φ
电能表测得的有功功率为：
P=P1+P2+P3=3UIcosΦ
无功功率为：
Q=Q1+Q2+Q3=3UIsinΦ
此电能表测得的功率即为三相负载实际取用的功率。
2．当零线没有接入电能表时
在负载不平衡的情况下，向量图如图4所示。
此时电能表的基准点从O点移到了O’点，三组元件测得的功率分别为：
元件l：
P1=Ua’×Ia×cosΦa’
Q1=Ua’×Ia×sinΦa’
元件2：
P2=Ub’×Ib×cosΦb’
Q2=Ub’×Ib×sinΦb’
元件3：
P3=Uc’×Ic×cosΦc’
Q3=Uc’×Ic×sinΦc’
总有功功率为：
P=Pl+P2+P3
总无功功率为：
Q=Q1+Q2+Q3
3．接零线与不接零线情况下，电压不对称情况下有无功功率的比较
实验条件一：
电能表接零线，三相电压电流对称、功率因数=0.8L、电流=0.3A
电能表实测数据
相别
标准表电压
（V）
标准表有功功率
（W）
标准表无功功率
（Var）
MB3型表
9D型表
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
57.69
13.86
10.36
57.6
13.8
10.3
0.8
57.69
13.868
10.365
0.80
B
57.70
13.86
10.36
57.6
13.8
10.3
0.8
57.70
13.861
10.365
0.80
C
57.71
14.03
10.51
57.7
14.0
10.5
0.8
57.71
14.038
10.513
0.80
合相
41.76
31.24
41.7
31.2
0.8
41.767
31.245
0.80
实验条件二：
电能表不接零线（在实验条件一的基础上拔掉电能表的零线输入），三相电压电流对称、功率因数=0.8L、电流=0.3A
相别
标准表电压
（V）
标准表有功率
（W）
标准表无功功率
（Var）
MB3型表（拔零线）
9D型表（拔零线）
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
57.69
13.86
10.36
59.0
13.9
10.5
0.798
58.13
14.000
10.407
0.802
B
57.70
13.86
10.36
58.2
13.7
10.3
0.797
57.65
13.756
10.457
0.796
C
57.71
14.03
10.51
58.6
14.1
10.4
0.804
57.40
14.013
10.368
0.804
合相
41.76
31.24
41.7
31.2
0.8
41.769
31.186
0.800
实验条件三：
二块电能表均接零线，三相电压不对称、功率因数=0.8L、电流=0.3A
相别
标准表电压
（V）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
MB3型表
9D型表
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（Var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（Var）
功率因数示值
A
57.69
13.90
10.40
57.6
13.8
10.3
0.800
57.69
13.866
10.364
0.801
B
52.70
12.66
9.47
52.6
12.6
9.4
0.800
52.70
12.661
9.437
0.800
C
62.68
15.25
11.48
62.7
15.2
11.4
0.799
62.67
15.248
11.413
0.800
合相
41.86
31.29
41.7
31.2
0.800
41.767
31.253
0.800
实验条件四：
二块电能表均不接零线（在实验条件三的基础上拔掉电能表的零线），三相电压不对称、功率因数=0.8L、电流=0.3A
相别
标准表电压
（V）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
MB3型表（拔零线）
9D型表（拔零线）
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
57.69
13.90
10.40
59.2
14.7
9.4
0.841
58.41
14.591
9.700
0.833
B
52.70
12.66
9.47
57.1
13.0
10.6
0.772
55.25
12.872
10.429
0.777
C
62.68
15.25
11.48
59.8
13.9
11.1
0.782
59.62
14.299
11.106
0.789
合相
41.86
31.29
41.7
31.2
0.800
41.764
31.193
0.800
以上四个试验中，如果电能表一块接零线，一块不接零线，其数据为对应的数据组合。
4．接零线与不接零线情况下，电流不对称有功无功功率的比较
实验条件一：
电能表一块接零线，一块不接零线，三相电流不对称、电压对称，功率因数=0.8L、电压=57.7V.
标准表数据
相别
标准表电压
（V）
标准表电流
（A）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
A
57.6948
0.3012
13.9108
10.4125
B
57.7066
0.1693
7.818
5.8571
C
57.7102
0.4032
18.6175
13.9572
合相
40.3441
30.2261
表计数据
相别
MB3型表（拔零线）
9D型表（零线完好）
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
57.69
0.301
13.8
10.4
0.800
57.69
0.301
13.91
10.40
0.801
B
57.71
0.169
7.8
5.8
0.799
57.70
0.169
7.811
5.8574
0.800
C
57.71
0.403
18.6
13.9
0.782
57.71
0.403
18.626
13.944
0.800
合相
41.7
30.2
0.799
40.349
30.193
0.800
实验条件二：
低功率因数下,二块电能表一块不接零线（在实验条件三的基础上拔掉电能表的零线输入），一块零线完好，三相电流不对称、功率因数=0.2585L
标准表数据
相别
标准表电压
（V）
标准表电流
（A）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
A
57.6910
0.3000
4.4675
16.6925
B
57.7058
0.3000
4.4767
16.7225
C
57.7041
0
0
0
合相
8.943
33.4189
表计数据
相别
MB3型表（拔零线）
9D型表（零线完好）
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
59.0
0.299
4.4
16.8
0.254
57.69
0.301
4.471
16.68
0.259
B
58.2
0.300
4.3
16.6
0.254
57.70
0.300
4.771
16.71
0.259
C
58.7
0
0
0
1
57.71
0
0
0
1
合相
8.8
33.4
0.254
8.948
33.39
0.259
5．低负荷运行，接零线与不接零线情况下，电压不对称有功无功功率的比较
实验条件一：
电能表接零线，三相电压电流对称、功率因数=0.8L、电流=0.01A
电能表实测数据
相别
标准表电压
（V）
标准表有功功率
（W）
标准表无功功率
（Var）
MB3型表
9D型表
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
57.70
0.459
0.345
57.6
0.4
0.3
0.8
57.70
0.459
0.3443
0.80
B
57.62
0.458
0.344
57.6
0.4
0.3
0.8
57.61
0.458
0.3428
0.80
C
57.71
0.459
0.345
57.7
0.4
0.3
0.8
57.71
0.460
0.3445
0.80
合相
1.376
1.034
1.3
1.0
0.8
1.377
1.0327
0.80
实验条件二：
电能表不接零线（在实验条件一的基础上拔掉电能表的零线输入），三相电压电流对称、功率因数=0.8L、电流=0.01A
相别
标准表电压
（V）
标准表有功率
（W）
标准表无功功率
（Var）
MB3型表（拔零线）
9D型表（拔零线）
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
57.70
0.459
0.345
58.9
0.4
0.3
0.797
58.10
0.463
0.3446
0.802
B
57.62
0.458
0.344
58.1
0.4
0.3
0.796
57.65
0.455
0.3470
0.795
C
57.71
0.459
0.345
58.6
0.4
0.3
0.803
57.39
0.458
0.3405
0.803
合相
1.376
1.034
1.3
1.0
0.8
1.3774
1.0325
0.800
实验条件三：
二块电能表均接零线，三相电压不对称、功率因数=0.8L、电流=0.01A
相别
标准表电压
（V）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
MB3型表
9D型表
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（Var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（Var）
功率因数示值
A
57.72
0.465
0.349
57.6
0.4
0.3
0.800
57.71
0.465
0.3477
0.801
B
62.70
0.501
0.377
62.6
0.4
0.3
0.799
62.69
0.501
0.3767
0.800
C
52.71
0.423
0.318
52.7
0.4
0.3
0.798
52.72
0.423
0.3174
0.800
合相
1.389
1.044
1.3
1.0
0.800
1.390
1.041
0.800
实验条件四：
二块电能表均不接零线（在实验条件三的基础上拔掉电能表的零线），三相电压不对称、功率因数=0.8L、电流=0.01A
相别
标准表电压
（V）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
MB3型表（拔零线）
9D型表（拔零线）
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
57.72
0.465
0.349
59.2
0.4
0.3
0.747
57.92
0.4468
0.3734
0.768
B
62.70
0.501
0.377
59.0
0.4
0.3
0.819
60.08
0.4890
0.3491
0.813
C
52.71
0.423
0.318
57.6
0.4
0.3
0.828
55.32
0.4537
0.3202
0.817
合相
1.389
1.044
1.3
1.0
0.800
1.3896
1.0422
0.800
以上四个试验中，如果电能表一块接零线，一块不接零线，其数据为对应的数据组合。
6．低负荷运行,接零线与不接零线情况下，电流不对称有功无功功率的比较
实验条件一：
电能表一块接零线，一块不接零线，三相电流不对称、电压对称，功率因数=0.8L、电压=57.7V.
标准表数据
相别
标准表电压
（V）
标准表电流
（A）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
A
57.6948
0.00995
0.4595
0.344
B
57.7066
0.01302
0.5999
0.451
C
57.7102
0.0068
0.3142
0.236
合相
1.3736
1.031
表计数据
相别
MB3型表（拔零线）
9D型表（零线完好）
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
59.0
0.010
0.4
0.3
0.797
57.70
0.010
0.4591
0.3440
0.801
B
58.1
0.013
0.5
0.4
0.797
57.62
0.013
0.6000
0.4495
0.800
C
58.6
0.006
0.3
0.2
0.804
57.71
0.007
0.3138
0.2356
0.800
合相
1.3
1.0
0.799
1.3733
1.0301
0.800
实验条件二：
低功率因数下,二块电能表一块不接零线（在实验条件三的基础上拔掉电能表的零线输入），一块零线完好，三相电流不对称、功率因数=0.2585L
标准表数据
相别
标准表电压
（V）
标准表电流
（A）
标准表有功率
（W）
标准表无功率
（Var）
A
57.6948
0.00995
0.1401
0.554
B
57.7066
0.01302
0.1930
0.725
C
57.7102
0.0068
0.1010
0.379
合相
0.441
1.659
表计数据
相别
MB3型表（拔零线）
9D型表（零线完好）
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
电压示值
（V）
电流示值
（A）
有功功率示值
（W）
无功功率示值
（var）
功率因数示值
A
59.0
0.010
0.1
0.5
0.254
57.70
0.010
0.1474
0.5547
0.258
B
58.1
0.013
0.1
0.7
0.253
57.61
0.013
0.1932
0.7243
0.257
C
58.6
0.006
0.1
0.3
0.267
57.71
0.007
0.1009
0.3798
0.258
合相
0.4
1.6
0.251
0.4416
1.6581
0.258
从以上的实验可以看出，当三相不对称（电压或电流）时，电能表不接零线，对各相电压和有无功率有一定的影响，对有无功功率的影响与负载的特性有关。
7．现场电量数据分析
MB3表（供电局）变比：
132000
9D表（用户侧）变比：
330000
有功电量单位：
kWh
无功电量单位：
kvarh
无功组合方式：
MB3表（供电局）的正向无功组合方式为：
Ⅰ象限+Ⅳ象限；
9D表（用户侧）的正向无功组合方式为：
Ⅰ象限+Ⅱ象限。
电量类型
MB3表（供电局）
9D表（用户）
本月
有功
本月正向有功总电量
69.44
19.84
本月反向有功总电量
0.00
0.00
无功
本月正向无功总电量
30.88（Ⅰ+Ⅳ）
3.16（Ⅰ+Ⅱ）
本月反向无功总电量
0.11（Ⅱ+Ⅲ）
0.59（Ⅲ+Ⅳ）
本月Ⅰ象限无功总电量
0.56
3.16
本月Ⅳ象限无功总电量
30.32
0.59
本月Ⅱ象限无功总电量
0
0
本月Ⅲ象限无功总电量
0.11
0
本月电量抄读时间
2009年5月8日11点47分
2009年5月7日13点21分
上月
有功
上月正向有功总电量
66.72
18.93
上月反向有功总电量
0.00
0.00
无功
上月正向无功总电量
30.27（Ⅰ+Ⅳ）
2.94（Ⅰ+Ⅱ）
上月反向无功总电量
0.11（Ⅱ+Ⅲ）
0.58（Ⅲ+Ⅳ）
上月Ⅰ象限无功总电量
0.51
2.94
上月Ⅳ象限无功总电量
29.76
0.58
上月Ⅱ象限无功总电量
0
0
上月Ⅲ象限无功总电量
0.11
0
上上月
有功
上上月正向有功总电量
56.45
14.82
上上月反向有功总电量
0.00
0.00
无功
上上月正向无功总电量
27.27（Ⅰ+Ⅳ）
2.09（Ⅰ+Ⅱ）
上上月反向无功总电量
0.11（Ⅱ+Ⅲ）
0.51（Ⅲ+Ⅳ）
上上月Ⅰ象限无功总电量
0.39
2.09
上上月Ⅳ象限无功总电量
26.88
0.51
上上月Ⅱ象限无功总电量
0
0
上上月Ⅲ象限无功总电量
0.11
0
变化量
有功
有功变化量（本月-上月）
2.72
0.91
有功变化量（上月-上上月）
10.27
4.11
四象限无功
Ⅰ象限无功变化量（本月-上月）
0.05
0.22
Ⅱ象限无功变化量（本月-上月）
0
0
Ⅲ象限无功变化量（本月-上月
0
0
Ⅳ象限无功变化量（本月-上月）
0.56
0.01
Ⅰ象限无功变化量（上月-上上月）
0.12
0.85
Ⅱ象限无功变化量（上月-上上月）
0
0
Ⅲ象限无功变化量（上月-上上月）
0
0
Ⅳ象限无功变化量（上月-上上月）
2.88
0.07
有功电量比较：
供电局MB3表（本月-上月）2.72×132000=359040（kWh）
用户9D表（本月-上月）0.91×330000=300300（kWh）
（从抄表日期上来看，9D表比MB3表本月抄表日期要提前一天，所以电量要少。
）
供电局MB3表（上月-上上月）10.27×132000=1355640（kWh）
用户9D表（上月-上上月）4.11×330000=1356300（kWh）
相对误差为（1356300-1355640）/1356300=0.048%......
（1）
无功电量比较：
（因2种表正向无功的组合方式不同，MB3表（供电局）的无功组合方式为：
Ⅰ象限+Ⅳ象限，9D表（用户侧）的无功组合方式为：
Ⅰ象限+Ⅱ象限，所以下面的无功电量比较取用4个象限的无功绝对值相加来进行比较）。
供电局MB3表（本月-上月）0.61×132000=80520（kvarh）
用户9D表（本月-上月）0.23×330000=75900（kvarh）
（从抄表日期上来看，9D表比MB3表本月抄表日期要提前一天，所以电量要少。
）
供电局MB3表（上月-上上月）3×132000=396000（kvarh）
用户9D表（上月-上上月）0.92×330000=303600（kvarh）
相对误差为（396000-303600）/396
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