用功率因数判断电能计量装置故障

用功率因数判断电能计量装置故障


在电费计量中，人们往往只注重有功电量，而忽视无功电量。在计量装置检查中，大多也从有功电量变化入手，再检查二次回路及电能表的正确性，由此判断是否存在窃电行为或计量装置的好坏。但当用户负荷变化较大的时候，单从有功变化的角度很难做出正确的判断，所以应充分考虑无功电量。本文通过分析功率因数变化，判断是否故障或有否窃电行为。
    无功功率描述的是电路电压、电流由于相位不一致而引起的功率交换，目前无功电能表绝大多数都是正弦电路无功电能表，此类无功电能表按测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电能表通过跨相接线，或基于跨相原理研制出专用无功电能表接法。跨相法其计量元件的工作原理依然是有功电能计量原理，二者本质上是一致的。跨相法按测量原件使用和电压电流相位的不同分为：一元件跨相90°法，二元件跨相90°法，二元件跨相60°法等。

移相法主要是电子技术发展的结果，其基本原理是将电路电压移相90°（电压滞后90°），与电流相乘直接测量出无功功率，然后累加得到无功电能。其基本思想与传统正弦电路无功功率定义完全一致。移相法分为模拟移相法和数字移相法。

二元件跨相60°法是功率表有两个测量原件，把三相三线制电路的任2相电流通过功率表的电流线圈，3相电压按一定方式加于功率表的电压线圈，使得接入功率表的电流电压跨相60°，测得功率值（两元件测量值的代数和）就是三相无功功率，累计即三相无功电能。

对于二元件表常见故障由两类：一类是只有第一个元件工作，二类是只有第二个元件工作。

1 只有第一个元件工作

此时由两种可能情况发生：一是C相电流二次回路被开路或短接；二是缺A相电压。

此时

Q = UIcos(60°- Φ)

若正常时cosΦ = 0.90，即Φ = 25.8°。则

Q = UIcos(60°- 25.8°) = 0.83UI

设用户实际用电量有功为1 GWh，无功为334 Mvarh。则实际计量无功为：370 Mvarh，比实际用的多计10.2％。对于有功计量分两种情况：

①当C相电流二次回路被开路或短接时，有功表转速下降至原来的1/2.6，此时实际计量有功为：386 MWh。此时功率因数为：cosΦ = 0.72。

②当缺A相电压时，有功表转速下降至原来的1/1.64。此时实际计量有功为：610 MWh。此时功率因数为：cosΦ = 0.86。

由以上分析可见，当只有第一个元件工作时，功率因数将大幅下降，可以依此判断故障可能位置或是否由窃电行为，并及时排除，避免对供电企业造成经济损失。

2 只有第二个元件工作

此时由两种可能情况发生：一是A相电流二次回路被开路或短接，二是缺B相电压。

此时

Q = UIcos(120°- Φ)

若正常情况与第1节相同，则此时

Q = UIcos(120°- 25.80°) = -0.07UI

从上式可以看出，无功电能表转盘承受反向力矩，但由于无功表具有止逆机构，所以无功表不转或少转，这样就会导致功率因数大幅升高，甚至到1。此时现场情况表现为有功表正转，但转速慢；无功表不转或少转。遇到这种情况，很多时候会认为是无功补偿装置做得好或者过补偿，而忽略了故障。所以应该对此情况多加重视。

3 结束语

通过对无功计量原理的分析，及其对功率因数影响的讨论，表明可以根据功率因数的突然下降和上升，来判断计量装置是否由故障，或是否由窃电行为。这样即可以为供电企业减少经济损失，又增加供电可靠性，同时也是一种反窃电有效方法。