电压互感器极性错误造成的误差

1问题提出

我国某县35kV变电站有10kV出线4回，其中1XL、2XL分别向甲乙两个乡镇农村供电，且两线路结构、长度及其

负荷相当，每回出线均装有一高压总计量(PT是V/V)接线，出现以下两种情况：

(1)1XL线损较大，比2XL高出10%。虽然供电所采取了许多措施，如加强巡线砍青、加大反窃电力度等都无法

使线损降下来。

(2)逆向送电电能表不反转即不能计量。1XL上并有一座装机75kW的小型水电站，虽然该电站发电时间较短，

但发现该电站发电期间反而使1XL线损更大，最高达48%。该电站停止发电后，线损又回落至原来水平。这两种情况都表明电表计量不准，可经过校表后情况仍未改变，于是提出了计量本身是否有问题的疑问。2带电检查

(1)用抽中相法和电压交叉法初步检查。未拆B相电压前，电能表每40s转动一圈，拆去B相电压后，电能表每

30s转一圈，转速不仅没有降低反而略有加快；另一方面，将a、c两相电压交换后发现电能表并不停转。

这两种方法都证实了是电能表接线不正确，事实上该电表的接线又是正确的，那么问题出在哪里呢?估计是在

计量箱内部。

(2)用万用表测量a、b、c三相电压，发现Uab=114V、Ucb=116V、Uca=201V，三相电压不相等，且Uca 约为

UAB、Ucb的√3 倍，这可以肯定是计量箱内部PT的某组极性接反所致，一般PT的V/V接法可能的接线有如下3种：

3分析与推算

3.1借助向量图和电表接线图，对三相二元件电能表的两个元件的工作情况进行分析与推算

(1) 若PT的极性正确

①正向送电即小电站未发电，该线路是通过下县网供电：

P1=UabIacos(30°＋φ)=UIcos(30°＋φ) P2=UcbIccos(30°－φ)=UIcos(30°－φ)两元件总功率P=P1＋

P2=UIcosφ，即电能表正转计量准确。

②逆向送电即小电站发电，该线路自用有余，向网上返供电：P1′=Uab(－Ia)cos(150°－φ)=－

UIcos(30°＋φ) P2′=Ucb(－Ic)cos(150°＋φ) =－UIcos(30°－φ) 两元件总功率：P′=P1′＋P2′=－UIcosφ

即电能表反转，计量准确。

(2) 若PT的A组极性接反、C组极性正确

①正向送电即小电站未发电，该线路是通过下县网供电：

P1=UbaIacos(150°－φ)=－UIcos(30°＋φ)

P2=UcbIccos(30°－φ)=UIcos(30°－φ)

两元件总功率P=P1＋P2=UIsinφ，即电能表正转，计量不准确。

②逆向送电即小电站发电，该线路自用有余，向网上返供电：P1′=Uba(－Ia)cos(30°＋φ)=UIcos(30°＋φ) P2′=Ucb(－Ic)cos(150°＋φ)=－UIcos(30°－φ) 两元件总功率P′=P1′＋P2′=－UIsinφ，即电能表反转，计量不准确。

(3) 若PT的C组极性接反、A组极性正确

①正向送电即小电站未发电，该线路是通过下县网供电：P1=UabIacos(30°＋φ)=UIcos(30°＋φ)

P2=UbcIccos(150°＋φ)=－UIcos(30°－φ) 两元件总功率P=P1＋P2=－UIsinφ，即电能表反转，计量不准确。

②逆向送电即小电站发电，该线路自用有余，向网上返供电：P1′=Uab(－Ia)cos(150°－φ)=－UIcos (30°＋φ) P2′=Ubc(－Ic)cos(30°－φ)=UIcos(30°－φ) 两元件总功率P′=P1′＋P2′=UIsinφ，即电能表正转，计量不准确。

3.2计量误差分析

通过以上分析可知，应该是PT的A组极性接反才与实际情况相符(错误接线如图2)。

(1) 正向送电。因为Uab极性接反后两元件测得的总功率为P=UIsinφ，相当于下网的无功电量，由于线路需电

网输送无功，故电能表正转，此时该电能表的电量更正系数为k=UIcos/UIsinφ=√3UIcos/tanφ，考虑到该变电站

总的功率因素cosφ=0.46(因该线路无功电能表已坏，无法求出线路的功率因素)，求得k=0.897，即1XL 的实际电量

为实计电量的0.897倍，也就是说电表多计量10%，原来“线损”过高的原因在这里!是计量箱内部电压互感器极性

错误造成的计量误差，并非真正的线损。

(2) 逆向送电。由于Uab极性接反后两元件测得的总功率为P=－UIsinφ，相当于上网的无功电量，按道理电能

表应该反转，事实上该并网的小水电站根本没发功，其机端电压是靠电网维持的，此时cosφ=1,P=0，当然电能表

不转，也就是说有功电能上网后无法计量，使上下网电量不能够互抵，当然1XL上的小水电站发电愈多“线损”愈

大。

4结语

线损是多方面原因造成的，但若线损过高就应多从计量装置本身找原因，从以上的分析可知计量箱内部极性

错误也会造成“线损”，1XL的计量箱经吊芯更正极性后，通过实践证明计量是正确的，当然“线损”也降了下来。

本来Uab极性接反后，只要再把a相电流接反，同样能够达到正确计量的效果，但考虑到今后不便查线而再弄

错，最后还是通过吊芯恢复了正确的接法。刊登于《电厂电站设备》2003.1期电气工程在线