用功率因數判斷電能計量裝置故障

用功率因數判斷電能計量裝置故障


在電費計量中，人們往往只注重有功電量，而忽視無功電量。在計量裝置檢查中，大多也從有功電量變化入手，再檢查二次回路及電能表的正確性，由此判斷是否存在竊電行為或計量裝置的好壞。但當用戶負荷變化較大的時候，單從有功變化的角度很難做出正確的判斷，所以應充分考慮無功電量。本文通過分析功率因數變化，判斷是否故障或有否竊電行為。
    無功功率描述的是電路電壓、電流由于相位不一致而引起的功率交換，目前無功電能表絕大多數都是正弦電路無功電能表，此類無功電能表按測量方法分主要有跨相法和移相法等。
    跨相法的基本思想是一般采用有功電能表通過跨相接線，或基于跨相原理研制出專用無功電能表接法。跨相法其計量元件的工作原理依然是有功電能計量原理，二者本質上是一致的。跨相法按測量原件使用和電壓電流相位的不同分為：一元件跨相90°法，二元件跨相90°法，二元件跨相60°法等。

移相法主要是電子技術發展的結果，其基本原理是將電路電壓移相90°（電壓滯后90°），與電流相乘直接測量出無功功率，然后累加得到無功電能。其基本思想與傳統正弦電路無功功率定義完全一致。移相法分為模擬移相法和數字移相法。

二元件跨相60°法是功率表有兩個測量原件，把三相三線制電路的任2相電流通過功率表的電流線圈，3相電壓按一定方式加于功率表的電壓線圈，使得接入功率表的電流電壓跨相60°，測得功率值（兩元件測量值的代數和）就是三相無功功率，累計即三相無功電能。

對于二元件表常見故障由兩類：一類是只有第一個元件工作，二類是只有第二個元件工作。

1 只有第一個元件工作

此時由兩種可能情況發生：一是C相電流二次回路被開路或短接；二是缺A相電壓。

此時

Q = UIcos(60°- Φ)

若正常時cosΦ = 0.90，即Φ = 25.8°。則

Q = UIcos(60°- 25.8°) = 0.83UI

設用戶實際用電量有功為1 GWh，無功為334 Mvarh。則實際計量無功為：370 Mvarh，比實際用的多計10.2％。對于有功計量分兩種情況：

①當C相電流二次回路被開路或短接時，有功表轉速下降至原來的1/2.6，此時實際計量有功為：386 MWh。此時功率因數為：cosΦ = 0.72。

②當缺A相電壓時，有功表轉速下降至原來的1/1.64。此時實際計量有功為：610 MWh。此時功率因數為：cosΦ = 0.86。

由以上分析可見，當只有第一個元件工作時，功率因數將大幅下降，可以依此判斷故障可能位置或是否由竊電行為，并及時排除，避免對供電企業造成經濟損失。

2 只有第二個元件工作

此時由兩種可能情況發生：一是A相電流二次回路被開路或短接，二是缺B相電壓。

此時

Q = UIcos(120°- Φ)

若正常情況與第1節相同，則此時

Q = UIcos(120°- 25.80°) = -0.07UI

從上式可以看出，無功電能表轉盤承受反向力矩，但由于無功表具有止逆機構，所以無功表不轉或少轉，這樣就會導致功率因數大幅升高，甚至到1。此時現場情況表現為有功表正轉，但轉速慢；無功表不轉或少轉。遇到這種情況，很多時候會認為是無功補償裝置做得好或者過補償，而忽略了故障。所以應該對此情況多加重視。

3 結束語

通過對無功計量原理的分析，及其對功率因數影響的討論，表明可以根據功率因數的突然下降和上升，來判斷計量裝置是否由故障，或是否由竊電行為。這樣即可以為供電企業減少經濟損失，又增加供電可靠性，同時也是一種反竊電有效方法。