单相电能表转向不定的原因分析及解决方法

现以普通机械式单相电能表为例。如果电表按规范接线，即火、零线对号入座接入电表，当电表正常而且是正常用电情况下，电表是不会反转的。即使电表的火、零线接反了，通常情况下电表也是能够正常计量而不会反转的。但是，如果电表的火、零线接错的同时表后的线路又有接地或对地漏电，情况就截然不同了。由于一个单相电能表一旦接入线路，就与低压供电系统中的其他相关元件及网络结构息息相关，分析单相电能表转向不定的原因就不能局限于电表本身，而应该从网络的角度加以全面的分析。单相电能表火、零线反接且表后零线接地（或漏电）时的简化等值电路如图1所示。

图1　简化等值电路图

图2　二端网络入端阻抗图

图1中，变压器低压侧为中性点直接接地方式，Rd1为变压器中性点接地电阻，Rd2为表后接地电阻，为零线电阻，为同相其他单相负荷阻抗，为表后单相负荷阻抗。要知道电能表的转动情况，以电源电压为参考相量，求出流过电能表电流线圈的电流相量就可以了。根据二端网络定理，先假设电能表电流线圈是断开状态，求出1、2端子的开路电压和入端阻抗，进而就可求出电表接入后的电流相量，如图2所示。

从上式可以看出，电表的转动情况取决于。

（1），电表停转。

图3　等值电路图

（2）主要由决定，电流相量落在平面直角坐标第一象限或第四象限，即相当于普通容性负载或感性负载，电表正转。(www.xing528.com)

（3）主要由决定，电流相量落在平面直角坐标第三象限或第二象限，即相当于反向容性负载电流或反向感性负载电流，电表反转。

图4　简化后的桥式电路

（4）与不完全相等，也不满足第2、第3种条件时，电流相量就可能落在平面直角坐标的任一象限，电表可能正转，也可以反转。

如果把火线电阻考虑进去，单相电能表火、零线反接且表后接地时的等值电路如图3所示。

与图1相比，的存在显然使开路电压和入端阻抗的计算复杂得多。但是，从图3不难看出，忽略电能表电压线圈阻抗（或归并到）后，、Rd与 电能表电流线圈构成典型的桥式电路，如图4所示。显然，电桥平衡时，电表的转动情况还是取决于而相线阻抗相当于增大了电源内阻，它只会使电能表变慢，但不会影响电能表的转向。

综上所述，可以得出以下结论：接地电阻越小或越小（同相其他负荷越大）越容易引起电表反转；零线阻抗越大或越大（自身表后负荷越轻）越容易引起电表反转；零线开路或开路（空载）时电表反转；地线开路或开路（空载）时电表正转。由于零线阻抗不但取决于零线截面和长度，同时还要考虑主线三相负荷大小和三相不对称度，例如三相对称时主线部分的零线等效阻抗为零，这时的就是单相支线的零线阻抗；而三相不对称时还要根据线路参数和负荷情况计及主线部分的零线阻抗，中点位移电压的出现还可能会造成中线电流向表后地线倒灌的现象，这就意味着其他相的负荷电流也可能会造成电表反转。