第6章電能表與功率表(有圖樣)doc.doc

6.3電能表與功率表6.3.1電能表概述電能表是用來計量某一段時間內(nèi)負(fù)載消耗電能多少的儀表，又稱為“電度表”或“千瓦小時表”。它不僅能反映負(fù)載消耗的功率大小，而且還能反映出電能隨時間增長積累的總和，當(dāng)電能表消耗了1kWh的電能時，即消耗了1度電，也就是平時人們所說的“電表走了一個字”。1.電能表分類根據(jù)電能表的用途、準(zhǔn)確度等級、接線方式、付費(fèi)方式、測量對象以及所接的電源性質(zhì)和接入方式、付款方式的不同，測量用電能表又可分成以下不同的類別。(1)按其準(zhǔn)確度等級一般分為3級、2級、1級、0.5級等不同等級的電能表。(2)按照表的安裝、接線方式又可分為直接接入式和間接接入式（經(jīng)互感器接入式）；其中，又有單相、三相三線、三相四線電能表之分。(3)根據(jù)付款方式的不同還分為投幣式、磁卡式（IC卡）等預(yù)付費(fèi)電能表。預(yù)付費(fèi)電能表就是一種用戶必須先買電，然后才能用電的特殊電能表。 (4)根據(jù)測量對象的不同分為以下五種類型。1）有功電能表。測量電路的有功功率，其測量結(jié)果一般表示為WpUIcost。2）無功電能表。測量電路的無功功率，測量結(jié)果一般表示為WQUIsint。3）分時電能表。內(nèi)部裝有多個計度器，計量不同時間段內(nèi)交流有功或無功電能量的一種儀表，稱為分時計度電能表，又稱復(fù)費(fèi)率或多費(fèi)率電能表。在我國分時電價一般分為峰、谷、平，即用電量在高峰、低谷、平常時分別執(zhí)行不同電價。5）多功能電能表。一種比分時計度電能表功能更多、數(shù)據(jù)傳輸功能更強(qiáng)的電能表。多功能電能表是由測量單元和數(shù)據(jù)處理單元等組成，除計量有功（無功）電能量外，還具有分時計量、測量需量等兩種以上功能，并能自動顯示、存儲和傳輸數(shù)據(jù)。2.電能表的型號和名稱(1) 電能表的規(guī)格和電氣參數(shù)1）額定電壓單相電度表的額定電壓有220（250）V和380V兩種，分別用于220V和380V的單相電路中。三相電度表的額定電壓有380V、380/220V、100V三種，分別用在三相三線制（或三相四線制的平衡負(fù)荷）、三相四線制的平衡或不平衡負(fù)荷以及通過電壓互感器接入的高壓供電系統(tǒng)中。2）額定電流電能表的額定電流有多個等級。如1A、2A、3A、5A等。它們表明了該電度表所能長期安全流過的最大電流。電能表的額定電流標(biāo)有兩個值，后面一個寫在括號中，如3（5）A，這說明該電度表的額定電流為3A，最大負(fù)荷可達(dá)5A。3）電度表常數(shù)它表示每用1千瓦小時的電能，電度表的鋁盤所轉(zhuǎn)動的圈數(shù)。例如，某塊電度表的電度表常數(shù)為800，說明電度表每走一個字，鋁盤要轉(zhuǎn)800圈。(2)常用電能表的型號及意義，電能表的形式及功能是多種多樣的，各廠家在型號命名上也不盡完全相同，普通有功電能表用兩個字母表示其功能和用途。特殊功能或電子式的電能表多用三個字母表示其功能和用途，舉例如下。1）DD28表示單相電能表。第一個字母D表示電能表，第二個字母D表示單相，28為設(shè)計序號。2）DS862表示三相三線單相有功電能表。第一個字母D表示電能表，第二個字母S表示三相三線，86為設(shè)計序號，2為改進(jìn)序號。3）DT862表示三相四線有功電能表。D表示電能表，T表示三相四線，86為設(shè)計序號，2表示改進(jìn)序號。4）DB表示標(biāo)準(zhǔn)電能表。D表示電能表，B表示標(biāo)準(zhǔn)。5）DZ表示最大需量電能表。D表示電能表，z表示最大需量。6）DBT表示三相四線標(biāo)準(zhǔn)電能表。D表示電能表，B表示標(biāo)準(zhǔn)，T表示三相四線。3.電能表安裝及安全要求(1)電能表的安裝要求1）電能表應(yīng)安裝在潔凈、干燥的場所，遠(yuǎn)離腐蝕性或可燃性氣體，不能靠近強(qiáng)磁場，不能有大量的灰塵，與熱力管應(yīng)保持0.5m以上的距離，環(huán)境溫度應(yīng)在040C之間。2）暗裝電度表應(yīng)不低于1.4m，明裝電能表距地面應(yīng)在1.82.2m之間。裝于立式盤和成套開關(guān)柜時，不低于0.7m。3）電能表應(yīng)垂直安裝，垂直度偏差不應(yīng)大于2度。電能表應(yīng)安裝在牢固的表板上或支架上，不能有震動。安裝位置應(yīng)便于抄表、檢查、試驗。4）電能表配合電流互感器使用時，電能表的電流回路應(yīng)選用2.5m的絕緣單股銅芯導(dǎo)線，電能表的電壓回路應(yīng)選用截面積不小于15 m的絕緣單股銅芯導(dǎo)線。 5）電能表的選擇要使它的型號和結(jié)構(gòu)與被測的負(fù)荷性質(zhì)和供電制式相適應(yīng)，他的電壓額定值要與電源電壓相適應(yīng)，電流額定值要與負(fù)荷相適應(yīng)。6）容量在250A及以上的電能表，需要加裝專用的接線端子，以備校表之用。6.3.2 單相電能表1.感應(yīng)系電能表的結(jié)構(gòu)電度表的基本結(jié)構(gòu)主要包括電磁機(jī)構(gòu)和輔助部件。電磁機(jī)構(gòu)是電能測量的核心部分，由驅(qū)動元件、轉(zhuǎn)動元件、制動元件、軸承、計度器和調(diào)整裝置組成，驅(qū)動元件主要由電壓線圈和電流線圈組成。輔助部件包括各種調(diào)節(jié)校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，支架，軸承，接線端子等。感應(yīng)式單相電能表的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示，主要器件作用如下。(1)電磁機(jī)構(gòu)這是電能表的核心部分。它由兩組線圈和各自的磁路組成。一組線圈稱為電流線圈，它與被測負(fù)載串聯(lián)，工作時流過負(fù)荷電流；另一組線圈與電源并聯(lián)，稱為電壓線圈。電能表工作時，兩組線圈產(chǎn)生的磁通同時穿過鋁盤，在這些磁通的共同作用下，鋁盤受到一個正比于負(fù)載功率的轉(zhuǎn)矩，同時鋁盤開始轉(zhuǎn)動。鋁盤通過齒輪機(jī)構(gòu)帶動計數(shù)器，由于鋁盤轉(zhuǎn)速與負(fù)載功率成正比，因此，計數(shù)器可直接顯示用負(fù)載消耗的電能。圖6-1單相電能表結(jié)構(gòu)簡圖（2）傳動機(jī)構(gòu)也就是電磁機(jī)構(gòu)和積算器之間的各種傳動部件，由齒輪、蝸輪及蝸桿組成。鋁盤的轉(zhuǎn)數(shù)通過這一部件在計數(shù)器上顯示出來。（3）計數(shù)器它是電能表的指示機(jī)構(gòu)。又稱積算器，用電量的多少，最終由它來指示出來。（）制動機(jī)構(gòu)是一塊可以調(diào)整的永磁鐵。電度表正常工作時，鋁盤受到一個轉(zhuǎn)矩，此時會產(chǎn)生一個角加速度，若不靠永磁鐵的制動轉(zhuǎn)矩，鋁盤會越轉(zhuǎn)越快。當(dāng)制動轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩平衡時，鋁盤保持勻速轉(zhuǎn)動。2.單相有功電能表的接線方式單相電能表一般有四個接線孔，兩個接電源線，兩個接負(fù)載線。直入式接線可分為跳入式和順入式兩種類型，跳入式較為常見，跳入式接線方式如圖6所示。對于一個具體的電能表，一般在接線端蓋的背面印有接線圖。另外，還可以用萬用表的電阻檔來判斷電能表的接線。電能表的電流線圈串在負(fù)載電路中，它的導(dǎo)線粗，匝數(shù)少，電阻接近為零；而電壓線圈并在輸入電壓上，導(dǎo)線細(xì)，匝數(shù)多，電阻值大。因此很容易把他們區(qū)分開來。）圖6-2 單相電能表接線方式）原理圖 b）示意圖3.單相有功電能表配電流互感器的接線如果被測負(fù)載電流較大，不宜采用電能表直入式接法時，可以將電能表與電流互感器配合起來計量負(fù)載消耗的電能，單相有功電能表配電流互感器測量電能的接線方式如圖6-3。a) b） 圖6-3單相電能表配互感器接線方式 a)原理圖 b)示意圖6.3.3 三相有功電能表三相有功電能表用來測量三相交流電路中電源輸出（或負(fù)載消耗）的電能。由于測量電路接線方式不同，三相有功電能表又分三相三線制和三相四線制兩種。1.三相三線有功電能表結(jié)構(gòu)與工作原理三相三線有功電能表適用于對三相三線對稱或不對稱負(fù)載作有功電能的計量，可將這種電能表看成是兩只單相電能表的組合，其原理結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。它具有兩組電流、電壓線圈（即兩組驅(qū)動元件），兩個同軸轉(zhuǎn)動的鋁盤，兩只制動磁鐵，一套計度器。鐵芯采用分離形式。電壓元仵為半封閉插片結(jié)構(gòu)，性能較穩(wěn)定，減小了摩擦力矩，有利于提高電能表的靈敏度，三相三線直人式電能表的讀數(shù)直接反映了三相負(fù)載所消耗的電能。有的三相三線有功電能表（如DT2型三相有功電能表），將兩組元件共同作用在一個鋁盤上，其特點(diǎn)是減小了電能表的體積，但兩組元件間的渦流和磁通相互干擾，比兩個鋁盤的電能表產(chǎn)生的誤差大。三相三線有功電能表的工作原理與單相有功電能表的工作原理基本上相同，三相有功電能表由電流、電壓元件產(chǎn)生一移進(jìn)磁場，同時與制動力矩相互作用，使鋁盤在磁場中獲得的轉(zhuǎn)速正比于負(fù)載的有功功率，從而達(dá)到計量電能的目的。圖 6-4三相三線有功電能表原理結(jié)構(gòu)圖圖6-5三相四線電能表接線原理圖2.三相四線有功電能表三相四線有功電能表的工作原理與單相有功電能表的工作原理基本上相同，適用于對三相四線對稱或不對稱負(fù)載作有功電能的計量。三相四線有功電能表可以看作是三只單相電能表的組合，它具有三組電壓、電流元件，兩個同軸轉(zhuǎn)動的鋁盤上、下排列，上面一只鋁盤裝有一套驅(qū)動元件（即電壓、電流線圈），下面一只鋁盤裝有兩組驅(qū)動元件，一套計度器。鐵芯采用分離形式，電壓元件為半封閉插片結(jié)構(gòu)，三相四線有功電能表工作時，由三組電流、電壓元件產(chǎn)生一移動磁場，作用在鋁盤上的總轉(zhuǎn)矩為三組元件產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩之和，使鋁盤在磁場中獲得的轉(zhuǎn)速正比于負(fù)載的有功功率，達(dá)到計量電能的目的。其電路圖如圖6-5所示3.三相有功電能表接線方式（1）三相三線有功電能表直入式接線三相三線有功電能表直入式接線方式如圖6-6所示。a) b)圖6-6三相三線電能表接線方式a)原理圖 b)示意圖（2）三相四線有功電能表直入式接線三相四線有功電能表直入式接線方式如圖6-7所示a) b)圖6-7三相三線電能表接線方式a)原理圖 b)示意圖 （3）三相三線有功電能表配電流互感器的接線三相三線有功電能表配電流互感器的接線原理如圖6-8所示。a) b) 圖6-8三相三線電能表接線方式a)原理圖 b)示意圖（4） 三相四線有功電能表配電流互感器的接線三相四線有功電能表配電流互感器的接線原理如圖6-9所示a) b) 圖6-9三相三線電能表接線方式a)原理圖 b)示意圖 6.3.4電子式電能表DTSD1945-2 三相四線制電子式多功能電能表，是新一代智能型高科技電能計量產(chǎn)品，該表能精確地計量有功正反向、無功四象限電量，具有有功、無功最大需量記錄功能，對有功、無功、功率、電壓、電流、功率因素和頻率等用電參數(shù)進(jìn)行實時測量和處理，具有分時控制、電量和需量的數(shù)據(jù)存儲、負(fù)荷曲線記錄、電網(wǎng)質(zhì)量記錄、電能表的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)記錄、事件數(shù)據(jù)記錄等功能，是實現(xiàn)電能分時計量和核算工作的理想智能儀表。電能表采用大屏幕液晶顯示。 1.電子式電能表使用注意事項（1）安裝位置電能表應(yīng)安裝在室內(nèi)通風(fēng)干燥的地方，電能表用三個螺釘固定，固定在堅固、耐火、不易震動的物體上，確保安裝使用安全、可靠，在有污穢或有可能損壞電能表的場所，電能表應(yīng)用保護(hù)柜進(jìn)行保護(hù)。（2）接線注意事項電能表應(yīng)按接線圖所示的線路正確接線。接線端鈕盒的引線建議使用銅線或銅接頭，端鈕盒內(nèi)螺釘應(yīng)擰緊，避免因接觸不良或引線太細(xì)發(fā)熱而引起燒毀。（3）電能表的外形如圖6-10（單位：mm）圖6-10電能表外形圖2.電子式電能表顯示說明屏幕顯示樣圖如圖6-11所示圖6-11屏幕顯示樣圖（1）當(dāng)前電能表象限運(yùn)行顯示可以由編程軟件設(shè)置四象限的顯示方式，象限顯示如圖6-12所示。a) b) c) d) 圖6-12電能表象限運(yùn)行顯示a) 第一象限 b) 第二象限 c) 第三象限 d) 第四象限（2）與費(fèi)率的對應(yīng)關(guān)系顯示尖費(fèi)率 1，峰費(fèi)率 2 平費(fèi)率 3， 谷費(fèi)率 4（3）Ua Ub Uc電壓顯示1)在正常情況下，“Ua Ub Uc”全顯，表示A、B、C相壓正常；2）當(dāng)某一相斷相時，該相對應(yīng)的符號不顯示；3）當(dāng)逆相序時， Ua Ub Uc同時閃爍。（4）Ia Ib Ic電流顯示1）在正常情況下，“Ia Ib Ic”全顯，表示 A、B、C 相電流工作在正常狀態(tài)下；2）當(dāng)某一相電流小于斷流門限值時，該項對應(yīng)的符號不顯示；3）當(dāng)某一相失流時，該相對應(yīng)的符號閃爍；（5）單位指示kWh有功電量單位符號；kvarh無功電量單位符號；kW有功需量單位符號；kvar無功需量單位符號；cos功率因數(shù)；（6）提示性名稱字符顯示：如下圖6-13所示，圖a，后備電池電壓不足，閃爍指示，電壓正常時不顯示；圖b，異常報警指示，平時不顯示，當(dāng)發(fā)生開蓋、后備電池不足等事件時，閃爍報警；圖c，進(jìn)入編程狀態(tài)，退出編程狀態(tài)后消失；圖d，需量清零鎖定符號，顯示時表明電能表需量已被清零；圖e上翻鍵，按此鍵查詢前一項內(nèi)容；圖f下翻鍵，按此鍵查詢后一項內(nèi)容。a) b) c) d） e) f)圖6-13 提示顯示4.指示燈說明表蓋上共有3顆指示燈，從左至右依次是報警燈、有功脈沖紅外燈、有功脈沖指示燈。（）報警燈當(dāng)某些以光報警方式報警的事件發(fā)生時，報警燈會閃爍。（）脈沖指示燈當(dāng)產(chǎn)生有功電量脈沖時，有功脈沖指示燈閃爍指示；當(dāng)產(chǎn)生無功電量脈沖時，無功脈沖指示燈閃爍指示。5.顯示內(nèi)容電能表可實現(xiàn)數(shù)據(jù)輪顯、鍵顯和停顯，顯示項內(nèi)容最多可達(dá)255項。數(shù)據(jù)顯示的內(nèi)容、順序由用電管理部門通過管理中心的PC機(jī)或掌機(jī)進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)電能表通電后，液晶LCD全屏顯示字符，延時5秒后，進(jìn)入數(shù)據(jù)輪顯狀態(tài)。（）輪顯上電后，在不按按鍵的情況下，電能表按照預(yù)先設(shè)置的內(nèi)容輪流顯示每一項數(shù)據(jù)。輪顯的數(shù)據(jù)項及顯示時間由中心PC或掌機(jī)設(shè)置。所有需要輪顯的數(shù)據(jù)全部顯示完畢為一個輪顯周期。當(dāng)一個輪顯周期結(jié)束后，電能表暫時關(guān)閉顯示，等待一定的時間后，進(jìn)入下一個輪顯周期。（）鍵顯是指按動面板上的按鍵，液晶屏上會顯示相應(yīng)的內(nèi)容。鍵顯的數(shù)據(jù)項、顯示時間由中心PC或掌機(jī)設(shè)置。可以通過按上翻鍵或下翻鍵查看前一項或后一項數(shù)據(jù)。6.顯示內(nèi)容舉例如圖6-14所示，圖a表示當(dāng)前正向有功總電量；圖b表示當(dāng)前正向有功峰電量；圖c表示當(dāng)前正向有功平電量；圖d表示當(dāng)前正向有功谷電量；圖e表示當(dāng)前正向無功總電量；圖f表示當(dāng)前反向有功總電量；圖g表示當(dāng)前瞬時有功功率總。g)a) b)C) d)圖6-14顯示舉例6.3.5電能表實訓(xùn) 實訓(xùn)目的：了解單相、三相電路電能的測量原理，掌握單相、三相電路電能的測量電路的連接。1.認(rèn)識電能表供電部門要根據(jù)用戶使用電能的多少收取電費(fèi)，測量電路使用電能的儀表是電度表。根據(jù)計量電能的原理，電度表分為機(jī)電式和電子式。根據(jù)電能顯示原理，電度表分為轉(zhuǎn)盤式和數(shù)字式。根據(jù)對電能使用和電費(fèi)管理方法，電度表又分為普通電度表、預(yù)付費(fèi)電度表、IC卡電度表、復(fù)費(fèi)率（分時段計費(fèi)）電度表等。常見的電度表如圖6-15所示。a) b) c) d) e)圖6-15常見電度表圖樣2.三相電能測量電路及連接三相電度表有兩元件電度表（三相三線電度表）和三元件電度表（三相四線電度表），前者用于對稱的三相電路，后者用于不對稱的三相電路。三相四線電度表用于測量不對稱三相電路的功率，表內(nèi)有三個電流線圈和三個電壓線圈，因而又稱作三元件電度表。圖6-16 電度表直接接入的三相四線制測量電路（1）測量電路原理圖電度表直接接入的三相四線電度表測量電路如圖9-16所示，當(dāng)三相電路的電流不大于電度表的額定電流時，采用電度表直接接入的測量電路。當(dāng)三相電路的電流大于電度表的額定電流時，采用電度表通過電流互感器接入的測量電路。通過互感器接入的三相四線電度表測量電路如圖6-17所示。（2） 測量電路的連接 1）接線端子的連接如圖6-17所示，連接電度表直接連接的測量電路時，線號為111的導(dǎo)線連接電源開關(guān)的U相與電度表的接線端子“1”，線號為112的導(dǎo)線連接負(fù)載開關(guān)的U相與電度表的接線端子“3”。電源開關(guān)的V相與電度表的接線端子“4”連接導(dǎo)線的線號為113，負(fù)載開關(guān)的V相與電度表的