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  第五篇电能计量授课人:第一章概述第一节电能计量装置的一般概况电能计量是电力生产、营销以及电网安全运行的重要环节发、输、配电和销售、使用电能都离不开电能计量。电能计量的技术水平和管理水平不仅事关电力工业的发展和电力企业的形象而且影响贸易结算的准确、公正涉及国家、电力企业和广大电力客户的合法权益。●对于单相低压供电(一般为居民用电)或三相低压供电电流小于A的线路电能表可直接接到线路上进行电能计量●对于低压供电电流大于A或高压供电的线路电能表则需要经电压互感器和电流互感器使高电压大电流按一定比例变换为安全可靠的低压、小电流并通过电缆与电流表连接起来方能进行电能的计量。此时电能表示数须乘以互感器的变比才是电路中的实际消耗电能。因此我们将电能表及与其相连接互感器以及互感器到电能表的二次回路接线统称为电能计量装置。为制定生产计划、搞好经济核算、合理计收电费提供依据。发供用电力系统装设电能计量装置测量发电量厂电量供电量及售电量等年月日国务院为实施我国计量法已将用于贸易结算的电能表和测量互感列入强制检定的工作计量器具目录中实行定点定期强制检定。年月日国家经贸委发布实施了DLT《电能计量装置技术管理规程》对能源部年发布的DL《电能计量装置管理规程》进行了修订。第二节电能计量装置的分类及铭牌标志一、电能表的分类我国目前电能表的分类情况大致如下:()电能表按照结构原理来分有感应式、电子式和感应电子式三种()电能表按所测的电源来分有直流式和交流式两种()电能表按所测的电能来分有有功和无功两种()电能表按接入线路的方式来分有直接接入式、经互感器接入式和经万用互感器接入式三种()电能表按用途来分有单相、三相和特殊用途电能表(包括标准电能表、最大需量电能表、脉冲电能表、复费率电能表及多功能电能表等)()电能表按等级指数来分有级、级、级、级等不同等级的电能表随着电子式电能表制造工艺及电子组件质量的提高近年又增加了S级和S级。每只电能表在铭牌上都应具有下列内容:()名称及型号。应写成“……单相电能表”“……有功电能表”“……无功电能表”。前面的省略号为该电能表的型号。我国电能表型号的表示方式如下:第一部分第二部分第三部分类别代号组别代号设计序号  D电能表D单相阿拉伯数字S三相三线、、、T三相四线表示用途:X无功B标准Z最大需量J直流L长寿命F复费率A安培小时计D多功能H总耗M脉冲S全电子式Y预付费三相电能表尚应在其电压、电流规格前分别加标×。对于三相三线电能表只需标出线电压如×V、×V等。对三相四线三元件电能表则应标出相电压与线电压如×/V、×/V等。电流规格则均标为×A、×()A等。()电能表等级值。以记入圆圈中的等级数字来表示或以“CL·×”来表示其中CL表示级×处填写电能表的等级数。()系列号和制造年份。()标定电流和额定最大电流如()A、×()A括号外的数字为标定电流括号内的数字为额定最大电流。()参比电压(原称为额定电压)。单相表只标明相电压如V三相表表示方法见()。()电能表常数。表示电能表每kW·h(或kvar·h)的盘转数r(或rev)或每转为多少kW·h(或w·h)常用C来表示。例(a)r/kW·h即该表每kW·h为r或r为kW·h(b)C=即该表每一转为W·h那么lkW·h即为=r。()参比频率。标明该表使用的频率如Hz。()如电能表是特殊形式应在铭牌上予以标明如装有止逆器可标出“止逆”两字或相应的符号。()使用专用互感器的电能表应在电压、电流规格中予以标明如×/V、×/A等。二、互感器的分类.电压互感器电压互感器按工作原理可分为电磁感应型、电容分压型电压互感器按装置场所可分为户内装置型、户外装置型电压互感器按绕组结构可分为双线圈型、三线圈型等。当然还可以有其它分类一般可由铭牌了解其类型。电压互感器铭牌型号含义例:)JDG单相干式电压互感器)JDZJ单相浇注式接地型电压互感器)JSB三相油浸式带补偿线圈电压互感器)JSW三相三线圈五铁芯柱油浸式电压互感器)JDC串级式瓷箱绝缘电压互感器。.电流互感器电流互感器按其用途可分为测量用电流互感器和试验室用电流互感器等电流互感器按其工作原理可分为电磁感应型、光电型等。与电压互感器相同一般也可由铭牌了解其类型。电流互感器铭牌型号含义第二章电能表的结构和工作原理目前常用的单相电能表都是感应式三磁通型积算式仪表。尽管单相电能表的型号不同但其基本结构是相似的都由测量机构(驱动元件、转动元件、制动元件、上轴承、下轴承、计度器)和辅助部件(基架、底座、外壳、端钮盒和铭牌)组成。一、测量机构测量机构是电能表实现电能测量的核心部分它由下述部件组成:.驱动元件.转动元件.轴承.制动元件.计度器.驱动元件驱动元件包括电压元件和电流元件它的作用是将交变的电压和电流转变为穿过转盘的交变磁通与其在转盘中感应的电流相互作用产生驱动力矩使转盘转动。电压元件由:电压铁芯、电压线圈和回磁极组成绕在电压铁芯上的电压线圈接在被测电压所接入的线路上与负载并联所以称为并联电路或电压线路。不管有无负载电流电压线圈总是保持带电的要消耗功率。回磁极用~mm厚的钢板冲压而成用作电压工作磁通的回路以便使电压工作磁通与外加电压相差°左右有的还在上面装设了补偿力矩调整装置。电流元件:由电流铁芯、电流线圈和过载补偿装置(图中未画出)组成。绕在电流铁芯上的电流线圈由于接在被测电流所流过的线路中与负载串联所以又称为串联电路或电流线路。电流铁芯用mm厚的“U”形高硅电工钢片叠成。为了提高电能表的过载能力在某些电能表上还加装过载补偿装置一般是用截面较小的硅钢片制成。在U形电流铁芯的缺口处加装一个磁分路其作用是当电流过大时因磁分路饱和使在标定电流下经过它的非工作磁通与穿过圆盘的工作磁通间的分配重新改变使工作磁通增大与电流增大成正比从而使转盘转速保持与电流成正比。、转动元件:它由转盘和转轴组成能在驱动元件所建立的交变磁场作用下连续转动。转盘的导电率要大重量要轻且要保证一定的机械强度所以转盘用纯铝板制成。转轴用铝合金或铜合金棒材制成。转轴上端装有蜗杆和上轴承蜗杆与蜗轮啮合把转盘的转数传递给计度器累积成kW·h数。.轴承:电能表的轴承是主要元件分为上轴承和下轴承。下轴承位于转轴下端支撑转动元件的全部重量减小转动时的摩撼其质量好坏对电能表准确度和使用寿命有很大影响。.制动元件由制动元件由永久磁铁及其调整装置组成永久磁铁产生的磁通被转动着的转盘切割时在转盘中所产生的感应电流相互作用形成制动力矩使转盘的转动速度和被测功率成正比变化。.计度器计度器又称积算机构用来累计转盘的转数以显示所测定的电能。目前常见的计度器有二种型式即字轮式和指针式。二、辅助部件.基架基架用来支撑和固定测量机构它的不大的形变都将会对电能表的技术特性有一定的影响故基架应有足够的机械强度。.外壳外壳由底座与表盖等组合而成可用绝缘材料或金属材料制作。.端钮盒端钮盒用来连接电能表的电流、电压线圈和被测电路其中的铜质端钮表面要有良好的镀层整个端钮盒应有足够的机械强度和良好的绝缘。.铭牌铭牌附在表盖上或固定在计度器的框架上。 第二节单相电能表的工作原理一、转盘转动原理与驱动力矩表达式由电工原理得知载流导体在磁场内受到的电磁力F与载流导体中的电流i和磁场中的磁通量φ的乘积成正比可用式F=KLiφ表示式中KL比例系数。回磁极转盘电流铁芯电压铁芯电流线圈电压线圈第三节感应式三相电能表的结构三相电能表和单相电能表的区别是每个三相表都有两组或三组驱动元件它们形成的电磁力作用于同一个转动元件上并由一个计度器显示三相消耗电能所有部件组装在同一表壳内。所以三相电能表具有单相电能表的一切基本性能。由于三组电能表每组驱动元件之间存在着相互影响因此它们的性能也有其特殊性。三相电能表驱动元件位置示意图(a)二元件单转盘(b)二元件双转盘(c)三元件双转盘(d)三元件三转盘第四节其他形式的电能表一、电子式电能表它的测量组件一般是由采样元件UI乘法器、U/F转换器和计度器构成辅助部件与感应式电能表相同。电子式电能表关键部分是UI乘法器乘法器按其原理可分为模拟乘法器和数字乘法器模拟乘法器主要有时分割乘法器和霍尔乘法器目前采用较多的是时分割乘法器电子式电能表的显示部分一般有两种①是将脉冲累计值转换为用液晶显示的电能量数值:②是用脉冲信号去驱动附有步进电机的计度器直接显示电能量数值。二、多功能电能表电子式多功能电能表根据需要可实现有功正、反向计量及其分时计量无功四象限(无功正向感性、容性无功反向感性、容性)计量及其分时计量有功正反向、无功四象限多费率最大需量计量以及电量定时冻结、自动显示、存储和传输数据等功能。三、预付费电能表所谓预付费电能表就是由电能计量单元和数据处理单元构成的一种先付费后用电的电能表。四、宽量程电能表近年来由于居民生活水平的提高家用电器日益增多容量很大但可能不同时使用。如果选用旧式的单量程电能表额定电流选择偏大在使用的家用电器很少时实际运行电流可能低于电能表额定电流的%而使计量不准反之若选用电能表额定电流偏小一旦家用电器使用得很多时电能表就可能因过负荷而烧毁。而宽量程电能表能克服以上问题只要所使用家用电器的电流总和在电能表的额定电流范围之内都可以完全准确的计量。因此农网和城网改造中居民安装的电能表一般为宽量程电能表。宽量程电能表其过负荷能力可达倍这种电能表的额定电流并非一个固定值而是一个弹性范围。如单相表铭牌标有:级V()A则该表过负荷能力为倍电能表的额定电流在lO~A以内时准确度仍能满足级的要求。而级VA的普通电能表其过负荷能力一般只有倍。由电能表的负荷特性曲线可知电能表的电流在过负荷范围时表的基本误差一般为负值且超差就是说如果电能表长期处于此段工作会少计电量。 电能计量包括单相、三相三线、三相四线电路中有功及无功电能的测量。测量电路中的电能表按接入线路的方式可分为直接接入式、经互感器接入式和经万用互感器接入式三种。本章将阐述测量有功和无功电能的各种接线方式(测量电路)及适用范围。虽然电能和电功率的含义不同但其数学表达式仅差时间因素。为了书写简单起见在全部叙述中以电功率的形式写出数学表达式。第三章电能计量方式第一节有功电能的测量一、单相电路有功电能的测量二、三相四线电路有功电能的测量三、三相三线电路有功电能的测量单相电路的有功测量一般采用单相有功电能表如DD、DD型。只有一个电流线圈一个电压线圈。接线时电流线圈与负载串联电压线圈与负载并联。其功率表达式为:P=UICOS∮φ三相四线电路的有功测量一般采用三相四线有功电能表如DT、DT、DT、DT等型号。因三相四线电路可看成是三个单相电路组成的其总功率为各相功率之和。所以它的计量也可以用三只相同规格的单相电能表计量其结果为三只单相电能表计量值的代数和。接线时电能表的三个电流线圈分别串入三相电路中电压线圈分别接入相应的相电压且其同名端应与相应电流线圈的同名端一起接在电源侧。其功率表达式为:P=UICOS∮测量三相三线电路有功电能一般采用三相二元件电能表。其接线方式为第一组电磁元件的电流线圈串接于A相电压线圈并接于A、B相间。第二组电磁元件的电流线圈串接于C相电压线圈并接于C、B相间。其功率表达式为:P=UabIacos()UcbIcCOS()∮∮

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  .(6)电力损耗(线损率)运行经济性的标志。给不对称负荷供电时,会使电力损耗增加。如果三相电流不平衡,负序电流为25%,则有功功率损耗将达1+0.252=1.06倍。显然三相电流越不平衡,则造成的损耗越大。(7)在低压系统中如三相电压不平衡,对照明和家用电器正常用电会造成威胁,因为这类设备大多数为单相用电。改善三项不平衡的措施三相不平衡,可以采用下列方法解决:(1)将不对称负荷分散接到不同的供电点,以减小集中连接造成不平衡度超标问题;(2)使不对称负荷合理分配到各相,尽量使其平衡化(换相连接);(3)将不对称负荷接到更高?。谐波滤波器,是一个用于滤除电力系统中某一次或多次谐波的装置。关于谐波滤波器。

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