供配电系统功率与电能表接线有关问题分析

三相交流有A 、B与C 三根相线和一根由电源中性点引出的中性线(N)。高中压供电系统采用A 、B与C 三根相线来传输电能,称为三相三线制。三相三线制传输电能可以少架设一根电源中性线(N线)。
三相交流220/380V低压供电系统由A 、B与C 三根相线与一根中性线(N线)供电,称为三相四线制。根据电源中性点与电气设备的外露导电部分是否接地,以及中性线(N线)与保护接地线(PE线) 是否连接,分为TN-C系统、TN-S系统、TN-C-S系统、TT系统与IT系统。
第一个字母T表示电源中性点接地,I表示电源中性点不接地。第二个字母N表示电源中性线(N线)与保护接地线(PE线)连接,T表示电源中性线(N线)与保护接地线(PE线)不连接。第三个字母C表示电源中性线(N线)与保护接地线(PE线)用同一根线,S表示电源中性线(N线)与保护接地线(PE线)分别用两根线。
TN-S系统为电源中性点接地后,再引出一根电源中性线(N线)与一根保护接地线(PE线) 。TN-C-S系统为电源中性点接地后,先引出一根电源中性线(N线),进入建筑物时,重复接地后再引出一根保护接地线(PE线)。
保护接地线(PE线)用于电气设备的外露导电部分的电气安全保护接地,正常运行时,保护接地线(PE线)上无电流流过,不传输正常工作电流,因此TN-S与TN-C-S系统虽然有五根线,但仍然为三相四线制。
中高压供电系统为三相三线制,三相三线制无中性线(N),只能测量出线电压,而无法测量出相电压。功率与电能测量只能选用三相三线制功率表与电能表。由于三相电流向量和为零,一相电流变动,其它两相也随之变动,三相负荷不平衡对计量不会产生影响。三相三线制功率表与电能表取A与C相电流与Uac和Ubc线电压,B相可以不安装电流互感器,电压互感器可以选用V/V型。
三相视在功率: S =Sa + Sb + Sc
= Ia×Uan + Ib×Ubn + Ic×Ucn
=〔Ia×Uan +(Ia+Ic)×Ubn + Ic×Ucn〕
=〔Ia×Uan + Ia×Ubn + Ic×Ubn + Ic×Ucn〕
=〔Ia×(Uan + Ubn)+ Ic×(Ubn + Ucn)〕
= (Ia×Uab + Ic×Ubc)
式中: Uan、Ubn、Ucn 分别为相电压 Uab与Ubc 分别为线电压
中高压供电系统为了单相接地保护的需要,电流中性点直接接地或经过大电阻接地。发生单相接地故障后,由接地点经过大地形成回路,产生短路电流,动作于跳闸,此时B相电流应安装电流互感器。由于无中性线(N),功率与电能测量仍应选定三相三线制仪表,B相电流不接到功率与电能表上,只需要将A与C相电流与Uac和Ubc两个线电压接到功率与电能表上。A与C两相电流测量通过电流互感器将大电流变为统一的0~5A标准电流,电压测量取此电压互感器二次侧100V标准电压。
220/380V低压配电系统有中性线(N)为三相四线制。三个相电流与中性线(N)电流向量为零。在三相负荷不平衡时,中性线(N)上有电流。功率与电能测量应选三相四线制仪表,三相四线制仪表需要接三个相电流与三个相电压。由于将三相电流与三相相电压接到功率与电能表上,在三相负荷不平衡时就不会引起测量误差。三相电流测量通过电流互感器将大电流变为统一的0~5A标准电流,三相电压测量直接取此三相220V相电压。