电能表与互感器PPT课件
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第五章 电能表与互感器
电能计量装置的作用：
①电力市场中作为电能量贸易结算依据；
②发电厂用于计量厂用电量；
③供电公司用于测量每条线路的实际线损；
④工农业客户用于计算单位产品耗电量，核算产品 的电能成本；
⑤各单位用于计量下属部门的分电量。
.
1
电能计量装置的主要部件： ①计量用电流互感器、电压互感器； ②电能表； ③互感器与电能表之间的二次回路。
4、电流互感器运行中二次不允许开路。
5、电流互感器接线必须按减极性连接。
6、高压电流互感器K2.端要可靠接地。
14
钳形电流表 P85 图5-12
交直流两用钳形表
P85 图5-13
.
15
二、电压互感器简介
电压互感器的一次绕组与被测负载并联，二次绕组 与测量仪表的电压线圈并联。与电力变压器的主要区别 是两者容量不同，电压互感器的二次负荷——电能表电 压线圈的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运 行的变压器。
电能计量装置的附属部件：
①试验接线盒； ②失压断流计时仪；
③铅封；
④电能计量箱 (柜) ;
⑤电能量集抄设备。
.
2
电能表分类
•按相别及接线方式，分为单相表、三相三线两元件表和三相四 线三元件表。
•按电能种类，分为有功电能表、无功电能表、直流电能表。 •按电压等级，分为高压表、低压表两种。 •按电流测量范围，分为直通表和经电流互感器接入两种。
感应系 电能表 的结构
.
4
1、驱动元件：产生转动力矩的元件。
包括电流电磁铁和电压电磁铁。
电流电磁铁由“U”字形铁心和电流线圈（导线粗，匝数少） 组成，电流线圈与负载串联，通过负载电流。
电压电磁铁由横“日”字形铁心和电压线圈（导线细，匝 数多）组成，电压线圈与负载并联（电感性很强），承受负载 电压，始终带电。
▪ 2、驱M 动Q 力K 矩 与i 有u s 功功i率 n 的K 关U 系cI o k P s
▪ 3有、当n负载K功TK 率T2稳ht 定P时，CMPT=MQ，铝盘匀速转动，则
▪ 4、时间T内铝盘所转圈数N为：
N=nT=CPT=C.W
8
单相电能表的接线方式
经互感器接入式图
直接接入式图
注：P72 图5-2 有错误
.
5
2、转动元件：由铝制园盘和转轴组成。 驱动元件所产生的交变磁通穿过铝盘，在铝盘上产生涡流， 该涡流又和产生它的磁通相互作用，产生电磁力驱使铝盘转动。
3、制动元件：产生反作用力矩的元件。是一个永久磁铁。 铝盘转动时，永久磁铁的磁场切割铝盘并在铝盘中产生感 应电流，该感应电流和永久磁铁的磁场相互作用，产生反作用 力矩。
额定变比：
KU
一 二次 次额 额定 定电 电压 压值 值U U12ee
N1 N2
.
16
.
17
.
18
二次连线电阻上的压降为
U 2 rIUU 2 U 2
I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器 二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2％；其它 电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额
10
一、电流互感器简介
电流互感器的一次绕组与被测电路串联，二次绕组 与电能表的电流线圈串联。电能表的电流线圈内阻很小， 所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。
额 定 变 比 ： K I一 二 次 次 额 额 . 定 定 电 电 流 流 值 值 II1 2 e eN N 1 2 11
.
12
电流互感器的接线
.
13
电流互感器的使用与选择
1、低压供电客户的负荷电流为50 A以上时，电能表 不宜直通，应采用电流互感器接入方式。
2、 选择电流互感器的一次额定电流，就是选择额定 变比，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定 值的60%左右，至少应不小于30%。
3、电流互感器二次连线须用单芯铜线，不能太长太 细，截面积不少于4平方毫米。
定二次电压的0.5％。
.
19
电压互感器的接线与使用
电压互感器运行中 二次侧严禁短路。
按要求的相序接线。 二次侧须可靠接地。
.
Hale Waihona Puke Baidu20
§5-2 三相有功电能三表相感应式 电能表的结构
(a)三相三线两元件表 三相三线制计量
(b) 三相四线三元件表 三相四线制计量
.
21
电子式电能表原理框图
管理单 元
LCD显示器 电压监控
ⅰc
ūC Φc
ΦA
ū
b
.
23
三相三线有功电能表的原理
4、积算机构：用来计算铝盘的转数并将转数变换为被测 电能的千瓦小时数。
包括转轴上的蜗轮、蜗杆及一套齿轮和字轮。通 常称为计度器。
.
6
铝盘转动原理
G-蜗杆；A-蜗轮；B、D-主动轮； C、E-从动轮；1~4-横轴； 5-进位轮；6-长齿；7-短齿； 8-梢齿；9-槽齿；10-转轴
.
7
感应式电能表的工作原理 ▪ 1、驱动力M 矩QKiusi n
互感器的变比，可使电流互感器二次额定电流统一为5A （330kV及以上线路为1A），使电压互感器的二次额定线电 压统一为100V，这样可使电能表制造规格单一化、标准化， 同时降低的表耗，使电能表校验及资产管理时的程序简单化、
规范化。互感器还能降低对电能表的绝缘要求，保证在测量
回路上工作的人员安全地与高电. 压大电流隔离。
电子狗
LED报警
RS485通讯接口
与
计
SPI
量
单
元
接
口
主数据处理器
远红外通讯接口 吸附红外通讯接口
监控输出 检测输出 脉冲输出
负荷曲线 存储器
数据 存储器
备份数据 存储器
参数 存储器
时钟 电池
时钟
抄表电池
按钮
.
22
一、三相三线有功电能表的接线方式
原理图
UIaab 相UIc量cb图
ūab
ū
a ⅰa
ūcb
•按准确度等级，分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、 2.0、3.0级。
•按结构原理，分为感应式电能表、全电子式电能表、机电一体 化电能表。
•按测量功能，可分为分时计费（复费率）电能表、最大需量电
能表、预付费电能表、集抄电能. 表、多功能电能表。
3
§5-1 单相感应系电能表
.
9
§5-5 仪用互感器
互感器在电力系统的作用
在计量大电流线路的电能时，可按电流互感器的变比 ki 来减小电流；在计量高电压线路的电能时，可按电压互感器
的变比ku 来降低电压；使接到互感器二次侧的电能表能够安 全、准确地计量电能。此时所计电能量W为：
W=(本月抄见数 -上月抄见数)× ki× ku 尽管一次电流与电压有各种不同的值，但通过合理选择
电能计量装置的作用：
①电力市场中作为电能量贸易结算依据；
②发电厂用于计量厂用电量；
③供电公司用于测量每条线路的实际线损；
④工农业客户用于计算单位产品耗电量，核算产品 的电能成本；
⑤各单位用于计量下属部门的分电量。
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电能计量装置的主要部件： ①计量用电流互感器、电压互感器； ②电能表； ③互感器与电能表之间的二次回路。
4、电流互感器运行中二次不允许开路。
5、电流互感器接线必须按减极性连接。
6、高压电流互感器K2.端要可靠接地。
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钳形电流表 P85 图5-12
交直流两用钳形表
P85 图5-13
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二、电压互感器简介
电压互感器的一次绕组与被测负载并联，二次绕组 与测量仪表的电压线圈并联。与电力变压器的主要区别 是两者容量不同，电压互感器的二次负荷——电能表电 压线圈的输入阻抗很大，因此电压互感器相当于开路运 行的变压器。
电能计量装置的附属部件：
①试验接线盒； ②失压断流计时仪；
③铅封；
④电能计量箱 (柜) ;
⑤电能量集抄设备。
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2
电能表分类
•按相别及接线方式，分为单相表、三相三线两元件表和三相四 线三元件表。
•按电能种类，分为有功电能表、无功电能表、直流电能表。 •按电压等级，分为高压表、低压表两种。 •按电流测量范围，分为直通表和经电流互感器接入两种。
感应系 电能表 的结构
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1、驱动元件：产生转动力矩的元件。
包括电流电磁铁和电压电磁铁。
电流电磁铁由“U”字形铁心和电流线圈（导线粗，匝数少） 组成，电流线圈与负载串联，通过负载电流。
电压电磁铁由横“日”字形铁心和电压线圈（导线细，匝 数多）组成，电压线圈与负载并联（电感性很强），承受负载 电压，始终带电。
▪ 2、驱M 动Q 力K 矩 与i 有u s 功功i率 n 的K 关U 系cI o k P s
▪ 3有、当n负载K功TK 率T2稳ht 定P时，CMPT=MQ，铝盘匀速转动，则
▪ 4、时间T内铝盘所转圈数N为：
N=nT=CPT=C.W
8
单相电能表的接线方式
经互感器接入式图
直接接入式图
注：P72 图5-2 有错误
.
5
2、转动元件：由铝制园盘和转轴组成。 驱动元件所产生的交变磁通穿过铝盘，在铝盘上产生涡流， 该涡流又和产生它的磁通相互作用，产生电磁力驱使铝盘转动。
3、制动元件：产生反作用力矩的元件。是一个永久磁铁。 铝盘转动时，永久磁铁的磁场切割铝盘并在铝盘中产生感 应电流，该感应电流和永久磁铁的磁场相互作用，产生反作用 力矩。
额定变比：
KU
一 二次 次额 额定 定电 电压 压值 值U U12ee
N1 N2
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二次连线电阻上的压降为
U 2 rIUU 2 U 2
I、II类用于贸易结算的电能计量装置中的电压互感器 二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2％；其它 电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额
10
一、电流互感器简介
电流互感器的一次绕组与被测电路串联，二次绕组 与电能表的电流线圈串联。电能表的电流线圈内阻很小， 所以电流互感器相当于二次短路运行的变压器。
额 定 变 比 ： K I一 二 次 次 额 额 . 定 定 电 电 流 流 值 值 II1 2 e eN N 1 2 11
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电流互感器的接线
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电流互感器的使用与选择
1、低压供电客户的负荷电流为50 A以上时，电能表 不宜直通，应采用电流互感器接入方式。
2、 选择电流互感器的一次额定电流，就是选择额定 变比，应保证其在正常运行中的实际负荷电流达到额定 值的60%左右，至少应不小于30%。
3、电流互感器二次连线须用单芯铜线，不能太长太 细，截面积不少于4平方毫米。
定二次电压的0.5％。
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电压互感器的接线与使用
电压互感器运行中 二次侧严禁短路。
按要求的相序接线。 二次侧须可靠接地。
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Hale Waihona Puke Baidu20
§5-2 三相有功电能三表相感应式 电能表的结构
(a)三相三线两元件表 三相三线制计量
(b) 三相四线三元件表 三相四线制计量
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电子式电能表原理框图
管理单 元
LCD显示器 电压监控
ⅰc
ūC Φc
ΦA
ū
b
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三相三线有功电能表的原理
4、积算机构：用来计算铝盘的转数并将转数变换为被测 电能的千瓦小时数。
包括转轴上的蜗轮、蜗杆及一套齿轮和字轮。通 常称为计度器。
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铝盘转动原理
G-蜗杆；A-蜗轮；B、D-主动轮； C、E-从动轮；1~4-横轴； 5-进位轮；6-长齿；7-短齿； 8-梢齿；9-槽齿；10-转轴
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感应式电能表的工作原理 ▪ 1、驱动力M 矩QKiusi n
互感器的变比，可使电流互感器二次额定电流统一为5A （330kV及以上线路为1A），使电压互感器的二次额定线电 压统一为100V，这样可使电能表制造规格单一化、标准化， 同时降低的表耗，使电能表校验及资产管理时的程序简单化、
规范化。互感器还能降低对电能表的绝缘要求，保证在测量
回路上工作的人员安全地与高电. 压大电流隔离。
电子狗
LED报警
RS485通讯接口
与
计
SPI
量
单
元
接
口
主数据处理器
远红外通讯接口 吸附红外通讯接口
监控输出 检测输出 脉冲输出
负荷曲线 存储器
数据 存储器
备份数据 存储器
参数 存储器
时钟 电池
时钟
抄表电池
按钮
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一、三相三线有功电能表的接线方式
原理图
UIaab 相UIc量cb图
ūab
ū
a ⅰa
ūcb
•按准确度等级，分为0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1.0、 2.0、3.0级。
•按结构原理，分为感应式电能表、全电子式电能表、机电一体 化电能表。
•按测量功能，可分为分时计费（复费率）电能表、最大需量电
能表、预付费电能表、集抄电能. 表、多功能电能表。
3
§5-1 单相感应系电能表
.
9
§5-5 仪用互感器
互感器在电力系统的作用
在计量大电流线路的电能时，可按电流互感器的变比 ki 来减小电流；在计量高电压线路的电能时，可按电压互感器
的变比ku 来降低电压；使接到互感器二次侧的电能表能够安 全、准确地计量电能。此时所计电能量W为：
W=(本月抄见数 -上月抄见数)× ki× ku 尽管一次电流与电压有各种不同的值，但通过合理选择