三相中性点不接地系统A相对地接电感负荷的分析 ground

yk54071503

在中性点非有效接地电力系统（这里仅指中性点具有良好绝缘的系统），按照规程应该采用三相三线计量装置，采用三相二元件电能表。由于三相三线电能表A相元件运行条件为UIcos(30°+φ)，当φ角大于60°时，会出现分相负功率现象，为此；有些专业人员纷纷撰文著书。认为只要在A相对地加一个感性分量较大的线圈，就可以使电能表倒转，或者减少正向有功电量，以达到窃电之目的。虽然实际中并无相应事件发生，但还是让有些人对三相中性点非有效系统，采用三相三线计量装置心存疑虑，造成一定的影响。下面从电力系统回路和电能计量原理对该现象进行分析，以还其事物本来之结果。
一、现象与条件：参见（图一）。

                      （图一）
图一是一个典型的中性点非有效接地的三相三线电力系统原理图。电源侧变压器为yd-11连接，没有中性点引出。（Fz）是系统负载，（Cd）是系统对地电容，（TV）是中性点接地的电压互感器，（XL）是A相对地连接的电感线圈。由于系统对地电容（Cd）的存在，电压互感器（TV）YN/yn连接等原因，自然形成三相阻抗，是通过接地连接成一个中性点的“n” ，属于人工中性点范畴（以下简称人工中性点）。但这个中性点与电源中性点“N”是不相通的。
二、分析与计算：首先暂时撇开系统负载（Fz），为了便于计算，暂时认为人工中性点是电阻性质的。整理电力系统与人工中性点的关系，得到等效原理图，见（图二）。

                     （图二）
图中Ea、Eb、Ec分别是三相电源电动势，R是人工中性点各相电阻。设Ea=Eb=Ec=5773V，Ra=Rb=Rc=R=10000Ω。由于三相电动势是对称的，三相电阻是对称的。则；UNn=0 ；E=U。电阻上消耗电能为：P=U²/R=3×5773×5773/10000=10kW 。
如果将一个XL =10000∠90°Ω纯感性的电感线圈接在A相与大地之间。那么它产生的电流，也是无法与电源中性点构成回路的。实际上只是并联在系统人工中性点的A相电阻上。见（图三）。

                    （图三）
如果从XL与系统单接进行分析，它所消耗的功率是：
S=U²/XL=5773×5773/（10000∠90°）=（10/3）kvar 。
电感线圈XL接入系统后，会产生人工中性点的位移，与电源中性点之间产生一个位移电压UNn≠0。使各相阻抗两端电压Ua、Ub、Uc发生改变。通过计算得到人工中性点，各阻抗消耗的功率为：
P=11 Kw ；
Q=3  kvar；
（详细计算请看最后的图片）
从计算结果看接入（XL）以后，由于各相阻抗两端电压的改变，使得消耗的有功功率有所增加，无功功率则有所减少。
通过计算得到接入电感线圈以后的各相电流：见（图四）。

                  （图四）
Ia=0.7746A，  Ib=0.4762A，  Ic=0.7571A 。
φa=26.57°， φb=16.67°， φc=2.77° 。
电压、电流相量图见（图五）。

                 （图五）
则，三相三线电能计量装置记录的功率为：
P=Uab×Ia×cos(30°+φa )+Ucb×Ic× cos(30°-φa )
=10000（0.7746 cos56.67°+0.7571 cos27.23°）=11 Kw ；
将电压相量后移90°得到无功功率为：
Q=Uab×Ia×cos(60°-φa )+Ucb×Ic× cos(120°-φa )
=10000（0.7746 cos33.34°+0.7571 cos117.23°）=3  kvar；
三、论证与结论：通过计算得出，三相三线计量装置，电能表没有少计电量，也不会多计电量。如果是负载的感性份量较大，（φ＞60°）则A相元件是可以出现负功率，但一定被C相元件Ucb Ic cos(30°-φ)的正向功率相加所更正，不会产生电能表倒转或者负功率。同时还证明；不管电感线圈（XL）接在A相、B相，还是C相，或者说不管计量电流取自任何两相，人工中性点各相阻抗的消耗功率和计量得到的功率都是相同的，计量是正确的。
三相中性点非有效接地系统，A相对地接入电感线圈还存在两个问题；
（1）、从等效电路图上看，当A相连接（XL）以后，它的电流（Ia）是无法通过电源中性点回到电源的。只能通过接地，到人工中性点，经过系统对地阻抗（Rb、Rc），构成回路。这样直接受（Rb、Rc）的限制，所以不可能输出较大容量。如果（XL）过大，中性点位移电压（UNn）较大，系统会感知这个电压，发出告警信号。
（2）系统上对地电容成分要大一些，所以会改变（Za）的感性电流成分。如果（XL）与B相、C相对地电容符合LC串联谐振条件，（XL）上的电流会很大，破坏电感线圈的绕组。
通过以上分析可以证明 ：第一；中性点非有效接地系统，是不能对地加接有效性负荷的。第二；即使加接感性分量较大的负荷，三相二元件电能表计量也是正确的。在三相中性点非有效接地系统，A相对地加接一个感性分量较大的线圈会造成少计电量，或者可以窃电之说，理论依据是不能成立的。

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yk54071503

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三峡晨曲

非常感谢YK前辈的精彩帖子，非常精华，我已经加精了。yk前辈这种认真、负责的态度真值得我们学习。

花这么长时间用心写帖子，花这么多心血进行分析推导，的确让人感动！！

关于此，从理论上来说三相三线电路，无论负载怎么接，无论对地接，还是不对地接，无论接电感，还是接电容，电阻，只要电源侧中性点不接地，是绝缘 系统，从电路性质上来，永远是三相三线电路，此时如果负载不对称，负载中性点和电源中性点将发生位移，位移的情况和不对称度有关，负载消耗的功率永远和测量功率保持一致性，无任何附加线路计量误差，YK前辈举例足以证明，当然也可以通过功率理论进行推导，方法差不多的。

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yk54071503

谢三峡版主的“加精”。同时三峡版主对三相非有效接地系统的阐述，总结也非常到位的。

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三峡晨曲

为了感谢yk前辈的辛苦努力和贡献，感谢他兢兢业业的工作态度，我也来助兴，我按照功率和误差理论进行推导与分析了下，从分析可以看出，无论中性点怎么样偏移，偏移点永远在等边三角形内，通过分析可以看出电能表测量功率和负载消耗的功率永远都是一致的，因此无任何线路附加计量误差。

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三峡晨曲

中性点位移图：无论负载多不对称，位移点0‘始终在等边三角形内！@

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chongwang

有分量的贴

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崇供

有分量的贴

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fclyj

看不明白谁给说说

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cumtlcb

学习。。。

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