电能表使用中 的 误差分析

电能表使用中的误差分析

发表时间：2011-10-11T11:29:33.163Z 来源：《现代教育科研论坛》2011年第8期供稿作者：王旭宁

[导读] 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

王旭宁

（满城县质量技术监督检验所河北满城 072150）

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：

1.3.1 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。

1.3.2 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。

1.3.3 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：2011-08-11