电能表使用中的误差分析

电能表使用中的误差分析
电能表是国家列入强检目录的计量器具，是四大重点计量器具之一，其准确与否直接关系到
千家万户其检定的正确性直接影响到电能表的使用，影响到供电单位或用户的切身利益，我
们做检定工作的技术人员必须严厉、认真、科学地对待这个问题。

电能表的基本误差在检定
过程中可以确定，但在使用过程中会有很多其他影响误差的因素，下面从几方面简单分析一下。

1.运行参数对电能表误差的影响
从校表室校出的电能表都是在规程规定的正常条件下测得的误差，实际上，电能表不可能都
在规程规定的额定条件下运行。

运行参数如电压、负载、波形等是变化的，这些变化能使电
能表产生附加误差。

1.1电压变化对误差的影响；由于电网的电压通常在90％～105％Ue之间变化，各线路存在
着电压降，使加在电能表上的电压U与额定电压Ue不同，这将引起电压工作磁通不随电压
成正比变化，并破坏了电压抑制力矩和补偿力矩与驱动力矩之间原有的比例关系，结果使电
能表产生了电压附加误差，此误差由三种误差组成。

1.1.1电压抑制误差；因为电能表转速n和电压工作磁通φu都与电压成正比。

当电压变化时，电压抑制力矩比驱动力矩相对变化大，从而引起电压抑制误差，电压变化越大，引起的抑制
误差越大。

1.1.2并联电路非线性误差；在并联电路中，电压非工作磁通φf比电压工作磁通φu大几倍，同时通过的铁芯截面较小，磁阻较大。

当电压变化时，磁通φu比φf相对变化大，驱动力矩
比电压变化快，会引起非线性误差。

1.1.3电压补偿误差；补偿力矩和电压的平方成正比，当电压变化时，补偿力矩比驱动力矩
的相对变化大，串联电路在轻负载范围的非线性误差和摩擦误差越大，负载电流越小，功率
因数越低，电压补偿误差也就越大。

当工作电流接近标定电流时，电压补偿误差相对较小，
可忽略。

1.2三相电压不对称时的误差；当三相电压不对称时将会产生三相电能表误差的变化。

这是
因为当三相电压不对称时，各驱动元件不平衡，也就是在相同的电压、电流和功率的情况下，各元件产生的驱动力矩和电流、电压抑制力矩不相等，当一相电压升高而另一相电压降低时，作用在转动元件上的总力矩发生了变化。

1.3负载不平衡时对误差的影响；由于电能表在工作时负载电流经常不平衡，三相电流有大
有小，有时甚至只有一相或两相有电流，这种不平衡性将引起电能表附加误差。

附加误差主
要由下面几方面引起：①补偿力矩的影响：没有通电流的那些元件还有电压，随着转盘转动，切割该相磁通，形成补偿力矩，因而增大了总的补偿力矩与总驱动力矩的比值，引起随负载
电流减小而增大的正误差。

②各驱动元件相互影响：在单转盘的三相电能表中，不同元件的
电压、电流工作的磁通形成的附加力矩可能不大，但其局部力矩可能较大，例如，一个电流
线圈无电流时，相应局部力矩为零，另一局部力矩会引起较大的误差。

③各元件驱动力矩不
平衡影响：当三相电能表在负载平衡时，必然引起电流回路工作磁通所产生的自制动力矩发
生变化，三相二元件的电能表在平衡负荷下，一元件的电流回路断开，这时电流回路工作磁
通的自制动力矩将减少一倍。

由于自制动力矩的减少，转盘的转速将加快。

1.4波形崎变对误差的影响；当线路中有非线性负载时，负载电流波形就会偏离正弦波。

非
正弦波的负载电流会在输配电线路上引起非正弦的阻抗压降，于是即使电源电压为正弦波，
负载端的电压也是非正弦波的，因此，加在电能表上的电压和电流都是畸变的波形。

2.非常规应用引起的误差
2.1单相电能表；第一种情况：1 表乘2：即用一只单相(220V)电能表计量二相(380V)用电负
载时，该电能表的累计电量乘以2，作为二相实际用电总电量。

这种情况：若电能表接在A
相线上，计量A、B二相负载时，将造成多计电量(正误差)。

若电能表接在B相线上，计量A、B二相负载时，造成少计量(负误差)。

第二种情况：1 表乘3：即用一只电能表计量三相三线
或三相四线负载时，将该电能表的累计用电量乘以3，作为三相负载总电量。

这种计量方式：若在三相不平衡负载电流时造成计量不准确(计量误差)，其误差大小视三相负载电流平衡度
与负载功率因数情况而定。

2.2三相三线电能表；用一只三相三线电能表计量单相(220V)电炉。

因电炉功率因数为1.0，
其计量功率P=UabIccos30°=3/2UφIφ，造成多计量电量50%。

用一只三相三线电能表，计量三相四线不平衡配电系统，即当In≠0，此时在A、N线间连接
单相(220V)电焊机，表盘出现反转并少计电量。

若在B、N线间连接单相(220V)电焊机，表盘
不转而不计电量。

若在C、N线间连接单相(220V)电焊机，表盘转速加快而多计电量。

三相三线电能表计量三相四线不平衡负载电流时，N线(中性线)产生零序电流，而三相三线
电能表不能计量零序电流所消耗的功率漏计电量。

2.3三相四线电能表；未接N线：三相四线电能表其N线未接或N线接触不良。

若三相四线
配电系统三相负载不对称时，产生电压偏差，即每个元件上的电压出现不平衡。

当三相电压
差为5%和三相电流差约50%时，引起±2%左右的计量误差。

反相序接线：三相四线电能表反相序接线存在一定的计量误差。

因为电能表内部第一个元件
组装都是按电源正相序排列，各元件间的力矩误差也在最小范围。

反相序接线，就改变元件
力矩，误差产生改变在±2.5%～5.0%左右。

两只互感器V形接法：即用两只电流互感器V形接线，计量三相四线配电系统。

这种接线虽然节省一个电流互感器，利用A、C两相电流互感器的合成电流代替B相电流，但若三相负
载不平衡时，中性线也出现不平衡电流而引起计量附加误差约在10%～15%左右。

三只互感器Y形接法：即三只互感器Y形与三相四线电能表连接，其电流互感器二次一端公
用连接后接地。

这种接法，若三相负载不平衡时，表计电流相位就改变且每相互感器二次线
圈都有另外两相部分电流流过，即产生分流，因而引起计量误差。

其误差大小视一次负载电
流大小与不平衡电流大小而定。

收稿日期：2011-07-20。