电能计量基础知识课件.ppt
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1、第一章 电能计量基础知识1精品课件第一节 电能表1、按其结构和工作原理的不同可分为感应式(机械式)、静止式(电子式)和机电一体式(混合式)。2、根据接入电源的性质可分为交流电能表和直流电能表。一、电能表的分类电能表的分类2精品课件3、按准确度等级一般分为3级、2级、1级、0.5级等不同的电能表,随着静止式电能表制造工艺及电子组件质量的提高,近年又增加了0.5S级和0.2S级静止式电能表。4、按照表计的安装接线方式又可分为直接接入式和间接接入式(经互感器接入式);其中又有单相、三相三线、和三相四线电能表之分。3精品课件5、按平均寿命的长短,单相感应式电能表又分为普通型和长寿命技术电能表。长寿命技
2、术电能表是指平均寿命为20年及以上,通常用于装配量大,而用电量较小的单相供用电量的计量。6、根据付费方式还有预付费电能表,如投币式、磁卡式、电卡式(IC卡)等。4精品课件在交流电路中,由于计量对象的不同,不论任何结构的电能表又可分为以下类别1、有功电能表。通过将有功功率对相应时间积分的方式测量有功电能的仪表,多用于计量发电厂生产至用电户消耗的有功电能,其测量结果一般表示为:WP=UIcos。5精品课件2、无功能表。通过将无功功率对相应时间积分的方式测量无功电能的仪表,多用于计量发电厂生产及用电户与电力系统交换的无功电能,测量结果为WQ=UIsin。3、最大需量表。一般由有功电能表和最大需量指示
3、器两部分组成,除测量有功电量外,在指定的时间区间内还能指示需量周期(我国规定为15min)内测得的平均有功功率最大值,主要用于执行两部制电价的用电计量。6精品课件4、分时记度电能表。装有多个计度器,每一个计度器在设定的时段内计量交流有功或无功电能量的仪表,称为分时记度电能表,又称复费率或多费率电能表。在我国,根据地区(省、直辖市)经济的发展,分时电价一般分为尖峰、峰、平、谷,白天与黑夜,枯水期与丰水期等不同费率,国外还有节假日,星期天等许多费率时段分别执行不同电价。早期分时计度电能表多为机械电子式,随着电子工业的发展和计算机技术的广泛应用,目前多采用电子式,即静止式分时计度电能表。7精品课件5
4、、多功能电能表。一种比分时计度电能表功能更多、数据传输功能更强的静止式电能表。8精品课件二、电能表的型号和名称 电能表的型号一般按下列格式表示 派生号改进号设计序号号组别代号类别代号9精品课件类别代号电能表的类别代号均为D组别代号表示相数D单相S三相三线有功T三相四线有功表示用途B-标准D-多功能F-复费率H-总耗J-直流L-长寿命M-脉冲S-全电子式Y-预付费X-无功Z-最大需量A-安培小时计10精品课件设计序号用阿拉伯数字表示如862、864、派生号T湿热、干热两用 TH湿热用TA干热用H船用G高原用H船用P化工防腐用11精品课件例如:DD单相电能表,如DD5 型 DD17DS三相三线有功
5、电能表,如DS8 DS15型DSSD三相三线全电子式多功能电能表DT三相四线有功电能表,如DT8 DT6型DTSD341-1三相四线全电子多功能电能表DJ直流电能表DB标准电能表,如DB1 DB2型Dz最大需量电能表:Dz1型12精品课件(1)、电能表的名称及型号(2)、制造厂家(3)、准确度等级(将等级的数字置于一个园圈内,如 2.0)(4)、工厂制造年份和厂内编号(6)、计算单位的名称或符号,如:KW.h Kvar.h电能表铭牌标志内容电能表铭牌标志内容13精品课件(7)、标定电流和额定最大电流。标定电流又称基本电流,用Ib表示,是指确定仪表有关特性的电流值;额定最大电流,用Imax表示,
6、指仪表能满足标准规定的准确度的最大电流值,如5(10)A,即电能表标定的电流为5安,额定最大电流为10安。14精品课件(8)、计度器示数的整数与小数位的数字或窗口应有不同颜色;(9)、额定电压:对于三相电能表应在前面乘以相数,如3380V/220V;经电压互感器接入式电能表,应标明电压互感器的额定变比,以此代替电压,如310000/10015精品课件(10)、额定频率;(10)、电能表的常数,应标明“1kw=盘转数或 转/KWh”(11)、对具有止逆器的电能表应标明“”如止逆/双向(12)、对用于容性负载的无功电能表应标明“用于容性负载”机械表表盘16精品课件三、感应式电能表三、感应式电能表(
7、一)、交流感应式电能表构成:测量机构(驱动元件、转动元件、制动磁铁、轴承)、计度器、辅助部件(基架、外壳、端钮盒).17精品课件1、测量机构:电压元件电流元件(1)、驱动元件:包括电压元件和电流元件两部分,它们是产生电能表转动力矩的部件。如图:18精品课件电压元件是用细绝缘铜丝绕成匝数极多的电压线圈,套于具有极小间隙的铁芯上而成,电压线圈并接于全电压下,所以又称并联线圈。它具有很大的感抗,电流滞后于电压900。电能表损耗主要是电压元件消耗的电能,一般2.0级、220伏的单相电能表,损耗电能0.5-1.2瓦左右。19精品课件电流元件是用较粗的绝缘铜线绕成匝数不多的电流线圈而成。线圈串接于线路上,
8、所以又称串联线圈。由于匝数不多,铁芯又不闭合,电感量很小,所产生的磁通和电流基本同相。电流线圈的绕制的方向,必须是两柱上线圈绕制的方向相反,这样两柱上所产生的磁通是同方向叠加的,才能产生转动力矩。20精品课件(2)转动元件:转盘能在驱动元件所建立的交变磁场作用下连续转动。为增大电能表的驱动力矩并减轻重量,转盘用电导率较大、重量较轻,且有一定机械强度的电解铝制成。同时转盘上还印有计算转数的标记。21精品课件(4)轴承:轴承支撑转动元件,对电能表误差的稳定性和使用寿命有很大影响。(3)制动磁铁:它由永久磁铁制成,在园盘转动时产生制动力矩,从而使园盘的转速和被测功率成正比,使园盘的转速反映电能多少。
9、22精品课件2、计度器:计度器是将电能表园盘在一段时间内转过的全部转数换成电量数的积数元件,其显示单位就是电能的计量单位,有功电能表的计量单位为千瓦时,俗称“度”;无功电能表的单位是千乏时。3、辅助部件:基架、外壳、端钮等组成。23精品课件(二)、感应式电能表工作原理当电能表接入交流电路时,电压线圈两端承受线路电压,电流线圈流过负载电流,由于电压组件和电流组件在电气结构上的不同,将产生在空间上的不同位置、相位上有一定差异的电压、电流交变磁通。当交变磁通穿过圆盘时,分别在圆盘上产生了锅流,于是电压工作磁通与电流工作磁通所产生的涡流相互作用,其结果在圆盘上形成了驱动力矩,使圆盘始终按一定方向转动。
10、24精品课件而转动的圆盘穿过制动磁钢的磁场时,制动磁钢产生的制动力矩会使圆盘的转动速度与被测电路的功率成正比。圆盘转动的圈数则通过蜗轮等传给十进制的计度器,累积成电能的累计值即某时段的电能量。25精品课件三相感应式电能表是在单位感应式电能表的基础上发展制成的。区别在于每只三相表是由两组或三组电磁驱动组件,它们分别产生的驱动力矩共同作用在同一轴上的一个(或两个)圆盘上,并由一个计度器显示出三相电路消耗的总电能量。26精品课件(三)单相感应式长寿命技术电能表与普通电能表的异区1、共同点:(1)工作原理完全一致,都是依据电磁感应原理工作的。(2)电能表准确度等级标志都是2级。27精品课件2、不同点:
11、(1)可靠性设计要求,一般DD86系列电能表设计寿命为10年,而长寿命电能表要求在20年以上。(2)长寿命技术电能表电磁系统的设计,选材高于普通感应电能表,所用材料要求高稳定度,抗腐蚀、抗老化、抗氧化。28精品课件(3)阻尼磁钢的固定方式不一样。长寿命技术电能表采用高稳定度磁性材料制造的双极的阻尼磁钢,阻尼磁钢与基架相对固定,位置不能调整。而普通电能表由多点固定,可调整点多,易位移,可靠性差。29精品课件(4)转动系统的设计有很大差异。长寿命技术电能表的轴承系统采用高稳定度、不锈蚀的磁力轴承座、不锈钢导向针和石墨导向环,导向环和导向针之间不添加润滑剂,摩擦力矩小、耐摩性能好。而普通电能表采用钢
12、珠宝石(单宝石或双宝石)轴承,摩擦力矩大、易摩损、因而寿命短。30精品课件(5)计度器的设计不一样。长寿命技术电能表的计度器的转动部分选用的是耐磨性高的石墨轴衬,不锈钢针,轴孔不加润滑油,摩擦力矩小,寿命长。而普通电能表采用金属轴孔与人造宝石配合,需加润滑油,摩擦力矩大,寿命短。31精品课件(6)长寿命技术电能表的铭牌和计度器字轮印刷用油墨耐紫外线辐射能力必须达7级以上,能耐阳光照射而不褪色,铭牌具有条形码标志或预留有条形标志位置。而普通电能表无此要求。(7)电流回路的电阻值不一样。长寿命技术电能表的电流线圈与接线端子采用焊接式、压接式或嵌入式双螺钉旋紧方式,接触电阻比一般电能表连接方式小,因
13、此温升慢、表温度差异小、可靠性较好等。32精品课件四、静止式(电子式)电能表1、静止式(电子式)电能表特点静止式电能表也称电子式电能表,由于微电子技术和单片机应用技术的飞速发展,使得体大笨重、功耗高而精度低的感应式电能表的测量机构正在被电子电路所替代。电子式电能与普通感应式电能表相比有以下几个特点33精品课件(1)功能强大,易拓展。一块静止式(电子式)电能表可相当几块感应式电能表,如一块功能全面的电子式多功能表,可相当一块正向有功表、一块正向无功表、一块最大需量表、一块失压计录仪,并能实现分时计量,数据自动抄读等功能,同时,表计数量的减少,有效地降低了二次回路的压降,提高了整个计量装置的可靠性
14、和准确性。34精品课件(2)准确度等级高且稳定。感应式电能表的准确度等级一般为0.5-3级,并且由于机械磨损,误差容易发生变化,而静止式电能表可方便地利用各种补偿轻易地达到较高的准确度等级,并且误差稳定性好,静止式电能表的准确度等级一般为0.2-1级。35精品课件(3)启动电流小且误差曲线平整。感应式电能表要在0.3%Ib下才能启动并进行计量,而静止式电能表非常灵敏,在0.1%Ib下就能开始启动进行计量,且误差曲线好,在全负荷范围内误差几乎为一条直线,而感应式电能表误差曲线变化较大,龙其在低负荷时误差较大。36精品课件(4)频率响应范围宽。感应式电能表的频率响应范围一般为45-55HZ,而电子
15、式多功能表的频率响应范围为40-100HZ。(5)受外磁场影响小。感应式电能表是依靠变化磁场的原理进行计量的,因此外界磁场对表计的计量性能影响很大。而静止式电能表主要依靠乘法器进行运算的,其计量性能受外界磁场影响小。37精品课件(6)便于安装使用。感应式电能表的安装有严格的要求,若悬挂水平倾斜度偏差大,将造成电能计量不准。而静止式电能表采用的是静止式计量方式,无机械旋转部件,因此不存在上述问题。(7)过负荷能力大。感应式电能表是利用线圈进行工作的,为保证其计量准确度,一般只能过负荷4倍。而全电子式多功能表可达到过负荷6-10倍。38精品课件2、静止式(电子式)电能表的缺点(1)维修较复杂。全电
16、子式电能表线路较复杂,维修工作需要具有一定电子技术的专业人员承担。(2)若质量不过关,表计容易死机,从而造成计量数据混乱或不计量。(3)价格高(4)电子式电能表的寿命大约为10年,寿命不够长。(5)安装环境比感应式电能表要求高。39精品课件3、静止式(电子式)电能表的结构原理UaUbUcIaIbIc电压信号电流信号前端处理前端处理乘法器转换器数字计算单片机按钮输入红外线通讯液晶显示RS4856通讯脉冲输出开关量输出开关量输入40精品课件4、静止式(电子式)电能表主要功能序号 主要功能1总正反向有功电量,总正反向尖、峰、平、谷有功电量2上月总正反向有功电量,总正反向尖、峰、平、谷有功电量3总感容
17、性无功电量,总感容性尖、峰、平、谷无功电量4月总感容性无功电量,上月总感容性尖、峰、平、谷无功电量5本月正反向总、尖、峰、平、谷最大需量及出现时间6上本月正反向总、尖、峰、平、谷最大需量及出现时间7A、B、C相及总失压累计时间,正反向失压累计电量41精品课件五、电能表校验项目与要求(1)、直观检查:内外零件装置完好无损,铭牌标记完整、清楚,转 轴垂直、转盘平整等。(2)、启动试验:电能表在额定电压、额定频率、功率因数为1的条件下,当负载电流不超过下表规定值时(启动电流)转盘应不停地转动。电能表的准确度等级0.20.51.02.03.0起动电流(标定电流的百分数)0.30.30.50.51.04
18、2精品课件对于具有止逆器的电能表和运行中2.0级单相电能表,允许其启动电流比上表规定值增加0.5%的标定电流。(3)、潜动试验:当安装式电能表的电流线路中无电流,而加于电压线路的电压为额定值的80%-110%,电能表转盘的转动不得超过一整转。43精品课件其误差按下列公式计算r=(Nr=(N0 0-n-n0 0)/n)/n0 0100%100%N0:被检电能表转时标准表应转的转数;n0:被检电能表转时标准表实际的转数;N0=n.C0/Cx C0:标准电能表的常数 Cx:被检电能表的常数b、瓦特表-秒表法 (略)(4)、基本误差的测定:电能表的校验方法可分为:标准表法和瓦特表-秒表法。a、标准表法
19、是指在相同的功率下,把被检电能表的转数与标准电能表的转数直接进行比较。44精品课件(5)、绝缘强度试验:、用500V摇表测定电能表外壳和电路之间、电压和电流回路之间的绝缘电阻,其值不应低于5M。、对安装式电能表,在室温和空气相对湿度为85%以下(A1组和B1组)或95%以下(A组和B组)时,施以频率为50HZ、电压为1500V的正弦波交流电,历时1分钟,不应出现击穿和电弧放电现象。45精品课件(6)、走字试验:进行走字试验,可以校核以下项目:、基本误差测定中的差错。、计度器传动和进位是否正常。、电能表常数和倍率是否正确。方法与要求:在通电前,被检电能表的计度器除最末一位字轮外,其余字轮的示数均
20、应为9。在电压线圈加以额定电压,电流线圈通以10%的标定电流,COS1的条件下,被检电能表的计度器示数的改变不应少于5个字。46精品课件第二节 电流互感器一、电流互感器的作用(TA)电流互感器(用符号TA表示)作用是将较大电流按一定的比例(变比或倍率)变为小电流(5安)。二、电流互感器的技术参数(1)、额定容量:额定二次电流通过二次额定负荷时所消耗的视在功率。47精品课件(2)、一次额定电流:允许通过电流互感器一次绕组的电流,一般有5A 10A 15A 20A 30A 40A 50A 75A 100A 150A 200A 300A 400A 600A 800A 1000A 1200A 1500
21、A 2000A 3000A 4000A 5000A 6000A 8000A 10000A 15000A 20000A 25000A。48精品课件(3)、额定电流比:一次额定电流和二次额电流之比。(4)、额定电压:一次绕组长期对地能承受的最大电压,一般应不低于所接线路的额定相电压。(5)、准确等级:表示互感器本身的误差(比差和角差)的等级。国产互感器准确等级为 0.01、0.02 、0.05 、0.1、0.2、0.5 、1 、3、10。49精品课件(6)、比差:比值误差简称比差,一般用f表示。就是一次电流为额定值时,实测的二次电流折算到一次侧的值与一次电流的之差的值与一次侧电流(额定值)的比值,
22、用%表示。(7)、角差:一次侧的相角与二次侧相角的误差。50精品课件穿心式电流互感器其本身结构不设一次绕组,载流导线穿过由硅钢片卷制成的圆形铁芯作一次绕组,二次绕组直接均匀地缠绕在圆形铁芯上,与电能表电流线圈等二次负载串联,形成负载阻抗很小的闭合回路。一次进线为L1,出线为L2,二次侧两端分别为、,L1与、与分别为同极性端。三、穿心式电流互感器的使用51精品课件低压穿心式电流互感器的使用应注意如下几点:(1)、互感器一次额定电流要满足负荷电流的需要,正常负荷电流为一次额定电流的1/32/3范围内;(2)、准确度等级符合计量要求;(3)、电流互感器必须经校验才能安装使用;(4)、穿心匝数必须正确
23、(应严格按铭牌标定的穿心匝数)。(5)、电流互感器的副边严禁开路运行。52精品课件四、电流互感器的接线(1)、单相接线:如图 ABCAL1K1K2L253精品课件(2)、不完全星形接线特点:(形接线)ABCAL1K1K2L2L1K1K2L2AA54精品课件、一次侧电流与二次侧电流是同相位,相互相差1200。ABCAL1K1K2L2L1K1K2L2AAIIB1200IA12001200IcIaIb55精品课件、如果相或相二次或一次反接,都会使二次相电流比、相升高倍(现场可用测量电流的方法来检查。ABCAL1K1K2L2L1K1K2L2AAIa+Ib+Ic=0Ib=-(Ia+Ic)IIBIA-Ic
24、IaIbIc56精品课件、如果、相电流二次都反接,二次侧三相电流虽然平衡,但与相应的一次电流相差1800,会使电能表反转。ABCAL1K1K2L2L1K1K2L2AA57精品课件(3)、星形接线特点、星形接线在三相负荷平衡时,一次电流与二次电流相等,相互差1200。、对星形接线来说,当互感器任何一相的一次或二次极性反接时,中相电流将为其它相电流的倍 ACBAAAL1K1K2L2L1K1K2L2L1K1K2L258精品课件电压互感电压互感器简称TV(PT),它的工作原理与变压器相同,用来把高电压变为低电压。原边的匝数较多,跨接在被测量的线路上(并联),副边的匝数较少,接测量表计,无论原边的电压有
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