图2-43 三表法测量三相无功功率线路
电能表俗称电表，又俗称千瓦时表、电能表，是用来计量电气设备所消耗电能的仪表。它具有累计功能，是组成低压配电板或配电箱的主要电气设备，它有单相电能表和三相电能表之分，又有机械式电能表和电子式电能表之分。机械式电能表具有高过载、价格低等优点，但易受温度、电压、频率等因素影响；电子式电能表利用集成电路将采集到的电脉冲信号进行处理，具有精度高、线性好、工作电压宽等优点。所以电子式电能表正逐步取代机械式电能表，选择电能表时，应优先选择电子式电能表。照明配电箱（盘）中单相电能表用得较多，动力箱（盘）中三相电能表用得较多。
1.电能表的型号
电能表的型号含义为
1）类别代号：交流电能表类别代号均为D。
2）组别代号：A——安培小时计；B——标准；D——单相；F——伏特小时计；H——总耗；J——交流；L——打点记录；S——三相三线；T——三相四线；X——无功；Z——最大需要。
3）设计序号：以数字表示。
4）改进号：用汉语拼音表示。
5）派生代号：T——湿热和干热两用；TH——湿热带用；TA——干热带用；G——高原用；H——一般用。
2.电能表的铭牌
电能表的铭牌上有额定电压、标定电流、额定最大电流、电源频率、电能表常数等参数。图2-44所示为一单相电能表的铭牌，图的上侧为电能表计量的数值（多少千瓦时）；下侧标有如下参数：～220V、5（20）A、50Hz、720r/kWh，表示此表的工作电源电压为交流220V、标定电流为5A（额定最大电流为20A）、电源频率为50Hz、额定电压每走1kWh铝盘转720圈。
图2-44 电能表的铭牌
电能表表盘上的两个电流值5（20）A，其中5A是标定电流，它表示电能表计量电能时的标准计量电流；20A是额定最大电流值，是指电能表长期工作在误差范围内所允许通过的最大电流，电能表可以在额定最大电流时工作，但不宜超过此电流长期使用。
3.电能表的结构和工作原理
交流电能表一般都是采用感应原理制成的。电能表的结构如图2-45所示，它由电流线圈、电压线圈及铁心、铝盘、转轴、轴承、数字盘等组成。电流线圈串联于电路中，电压线圈并联于电路中。在用电设备开始消耗电能时，电压线圈和电流线圈产生主磁通穿过铝盘，在铝盘上感应出涡流并产生转矩，使铝盘转动，带动计数器计算耗电的多少。用电量越大，所产生的转矩就越大，计量出用电量的数字就越大。
4.单相电能表
常见单相电能表的外形如图2-46所示。
图2-45 电能表的结构
图2-46 单相电能表
（1）单相电能表的选用
单相电能表额定电压为220V，额定电流有2.5A、5A、10A、15A、20A和25A等规格。额定电流越大，可以通过的电流越大，但是不是额定电流越大越好。
选用要根据负载来确定，也就是说所选电能表的额定电流或容量是根据电路中负载的大小来确定的，额定电流或容量选择大了，电能表不能正常转动，会因本身存在的误差影响计算结果的准确性；额定电流或容量选择小了，会有烧毁电能表的可能，会使电能表过载，严重时有可能烧毁电能表。由于新型电能表又都有4倍左右的过载能力，额定电流乘以220V即是其额定功率。例如5A（20A）的电能表，可带标定负载功率为220×5W=1100W=1.1kW，其额定最大负载功率为220×20W=4400W=4.4kW。
同理如果知道用户负载的总容量，也可以选择电能表。选择电能表的一般原则为，应使所选用的电能表负载总功率为用户实际用电总功率的1.25～4倍。例如：家庭使用照明灯6盏，约为160W；使用电视机、电冰箱等电器，约为840W；由此得：（160+840）×1.25W=1250W，（160+840）×4W=4000W，因此选用电能表的负载功率为1250～4000W。查表2-3可知，应选用5A（20A）的电能表。又如，某家庭的总用电量为5kW，查表2-3可知，应选用10A（40A）的电能表。常见的电能表所带的负载见表2-3。
表2-3 单相电能表对应负载参数表
（2）单相电能表的安装与接线
1）电能表安装地点应安装在干燥、稳固的地方，避免阳光直射，忌湿、热、霉、烟、尘、沙及腐蚀性气体。
安装地点应干燥、稳固、避免阳光直射、便于抄表，且无灰尘、热源、机械振动或磁场干扰（距离100A以上的导线不应小于40m），距离热力管道不小于0.5m。装于室外时，应采取防雨、避雷措施，避免因雷击而使电能表烧毁。
安装地点的环境温度应符合以下要求：对1.0级有功电能表，其正常工作的环境温度为0～40℃；2.0级有功电能表工作的环境温度为-10～50℃。
2）不同电价的用电线路应分别装表，同一电价的用电线路应合并装表。室内表箱门应设玻璃，公用场所表箱门应加锁。
3）安装前应注意铅封。新购买的电能表或检验合格的电能表都加有铅封，可以安装使用。如无铅封或存储期过长的电能表，应到计量部门校验正常后才能安装。
4）电能表应垂直安装，前后左右的倾斜度不大于2°，特别是机械式电能表，倾斜5°时，会引起10%的计量误差；电能表中心距离地面一般为1.5～1.8m，在成套开关柜内安装时，距地面不得低于0.7m，两表中心距离不应小于200mm。
5）进线接电源，出线接负载，且进线应敷设在电能表的左侧，出线应敷设在右侧；若用线管敷设，出线不可穿入电能表进线的管子内，应另设出线管，以免混淆不清或发生短路，影响电能表的正常计量。
6）使用铝线时应注意，由于铜铝线接触易氧化，所以接入端钮盒的引入线最好用铜线，以防因接触不良而影响计量和供电，电流线圈应串联在相线上，电压线圈应并联在电路中。
7）在电压220V、电流10A以下的单相交流电路中，电能表可以直接接在交流电路上，如图2-47所示。电能表必须按接线图接线（在电能表接线盒盖的背面有接线图）。常用单相电能表的接线盒内有四个接线端，自左向右按1、2、3、4编号。
单相电能表（电能表）的接线方式，主要有直接接入式（直入式）和经电流互感器接入（带电流互感器）两种。直入式按照表内接线方式不同，又可分跳入式和顺入式两种。
国产单相电能表绝大多数是跳入式，在电压220V、电流10A以下的单相交流电路中，电能表可以直接接在交流电路上，电能表必须按接线图接线（在电能表接线盒盖的背面有接线图）。如图2-47a所示，其端子1、2为电流线圈，串联在相线中；端子3、4在表内短接后与电压线圈尾端相连，表外则与零线相接，端子1、4或1、3为电压线圈与线路并联。
8）如果负载电流超过电能表电流线圈的额定值，则应通过电流互感器接入电能表，如图2-48所示。
5.三相有功电能表
三相有功电能表分三相四线制有功电能表、三相三线制有功电能表及无功能电能表，三相四线制有功电能表的常见外形如图2-49所示。
图2-47 单相电能表接线
a）接线原理图 b）实际接线图
图2-48 使用电流互感器的单相电能表接线
图2-49 三相四线制有功电能表的外形
（1）三相电能表的选用
三相电能表按接线方式分为三相三线制电能表和三相四线制电能表，分别与三相三线制电路和三相四线制电路相接。三相三线制有功电能表的额定电压一般为380V，额定电流有5A、10A、15A、20A、25A、50A和75A等多种。三相四线制有功电能表用于动力和照明混合供电的三相四线制线路中，它的额定电压一般为220V，额定电流有5A、10A、15A、20A、25A、50A和75A等多种。
三相电能表的负载应在额定负载的10%～400%内，例如20A的电能表应在负载电流为2～80A内使用。最好使所选电能表的标定电流等于或接近于用户的最大负载电流，以满足用户将来增容的需要。所以当负载平衡时，可计算出单相负载功率，然后按单相电能表的选择方法来选配电能表。
（2）三相电能表的安装与接线
三相电能表的安装要求与单相电能表的安装要求相同。
有功电能表接线的关键是电压线圈应并联在线路上，而电流线圈则应串联在线路上。具体接线时，应以电能表的接线图为依据。各种电能表的接线端子，均为从左到右的顺序编号。(www.xing528.com)
1）三相三线制有功电能表直接接线如图2-50所示。直接式三相三线制电能表共有八个接线端子，其中1、4、6是电源相线进线端子，3、5、8是相线出线端子；2、7两个端子可空着。
图2-50 三相三线制有功电能表直接接线
a）接线原理图 b）实际接线图
2）三相三线制有功电能表经电流互感器接线如图2-51所示。间接式三相三线制电能表需配两只相同规格的电流互感器。电源进线中的两根相线分别与两只电流互感器TA1、TA2的一次侧标有“L1”或“﹢”的接线端子相连接，并分别接到电能表的2和7号接线端子（2和7号接线端子上的电压连接小铜片需拆除）；电流互感器二次侧标有“K1”或“﹢”的接线端子分别与电能表的1和6号端子相连；标有“K2”或“﹣”的两个接线端子相连后接到电能表的3和8号端子并同时接地。电源进线中的最后一根相线与电能表的4号端子相连接并作为这根相线的出线。互感器一次侧标有“L2”或“﹣”的两个接线端子作为另两相的出线。即标有“L1”的接线端子应接主回路的电源进线，标有“L2”的接线端子应接主回路电源出线。
3）三相四线制有功电能表直接接线如图2-52所示。直接式三相四线制电能表共有11个接线端子，从左至右按1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11编号，其中1、4、7号是电源相线的进线端子，3、6、9号是相线的出线端子；10、11号是电源中性线的进线和出线端子；2、5、8号三个接线端子可不接（2、5、8端子上的电压连接小铜片不可拆除）。
4）三相四线制有功电能表经电流互感器接线如图2-53所示。间接式三相四线制电能表需三只相同规格的电流互感器。三相电源进线分别与电流互感器TA1、TA2和TA3的一次侧标有“L1”或“﹢”的接线端子及电能表的2、5、8号接线端子相连（2、5、8号接线端子上连接的小铜片需拆除）；三只电流互感器二次侧标有“K1”或“﹢”的接线端子分别与电能表的1、4、7号接线端子相连，标有“K2”或“﹣”的三个接线端子并联再与电能
图2-51 使用电流互感的三相三线制有功电能表接线
a）接线原理图 b）实际接线图
图2-52 三相四线制有功电能表直接接线
a）接线原理图 b）实际接线图
表的3、6、9号接线端子相连后接地。三只电流互感器标有“L2”或“﹣”的三个接线端子作为分别作为三相的出线。中性线与电能表的10号接线端子相连并从接线端子11号引出。即标有“L1”的接线端子应接主回路的电源进线，标有“L2”的接线端子应接主回路电源出线。
使用电能表的目的是要知道被测负载所消耗的电能，所以一定要了解怎样从电能表的读数求得实际消耗的电能。电能表的读数应注意两点：
1）如果电能表未经互感器直接接入线路；可以从电能表直接读得实际读数。
2）如果电能表利用电压互感器和电流互感器扩大量程，应考虑电压互感器和电流互感器的电压比和电流比，实际消耗的电能应为电能表的读数乘以电流互感器和电压互感器的电流比和电压比。
图2-53 使用电流互感器的三相四线制有功电能表接线
a）接线原理图 b）实际接线图
6.新型电能表的应用
近些年来，各种新型电能表已快步进入千家万户。它的主要类型如下：
（1）长寿式机械电能表
这种电能表是在充分吸收国内外电能表设计、选材和制造经验的基础上开发出的新型电能表。它具有使用寿命长、功耗低、负载宽、精度高等优点，与普通电能表相比，在结构上具有以下特点：
1）表壳注塑成型，具有密封防尘、抗腐蚀老化及阻燃的要求。
2）阻尼磁钢由铝、镍、钴等双极强磁性材料，经过高温、低温老化处理，性能稳定。
（2）静止式电能表
这种电能表继承传统感应式电能表的优点，借助于先进的电子电能计量机理，采用全密封、全屏蔽的结构形式。它具有良好的抗电磁干扰性能，是一种集节电、可靠、轻巧、高精度、高过载、防窃电等功能为一体的新型电能表。
静止式电能表的安装与使用，与一般机械式电能表大致相同，但其接线宜粗，避免因接触不良而发热烧毁。静止式电能表的安装接线如图2-54所示。
静止式电能表按电压等级分为单相电子式（见图2-55a）、三相电子式和三相四线制电子式等；按用途可分为单一式和多功能式（有功型、无功型和复合型）等。
图2-54 静止式电能表
图2-55 新型单相电子式电能表
（3）电子式预付费电能表：
这种电能表又称为IC卡表或磁卡表，以IC卡作为用户卡，实现了“先收费、后供电”模式，采用单片微机技术和液晶显示等技术，以用户卡上的数据为依据控制供电线路通断。电管部门能够分权限、按层次操作，统一完成售卡、换卡、报表结算、操作员管理、电价变更、用户信息管理与查询等功能。其外形结构如图2-55b所示，其主要功能和特点如下：
1）能跟踪提示，保密性好，一卡一表、互不通用、安全可靠。
2）具备负荷设置功能，可控制用电负荷。具有电量计量、电费递减、数码显示、正常换卡不断电和停电保护等功能。
3）IC插座自动保护功能：当金属片等异物插入IC插座内读卡部分自动保护，但不影响正常计量和其他功能，确保电能表不损坏。
4）可显示本次读卡购电量、剩余电量、负荷设定值、报警电量及当前负荷。可用汇总卡抄回用户业务号和累积用电量等相关信息。
5）时钟准确度日误差≤0.5s（23℃），电池容量≥100mA·h，停电后数据保存时间≥10年。
6）正常工作温度：-20～55℃；相对湿度：25%～95%。
7）电源电压在额定值的80%～115%范围内波动时，电能表计量精度不受影响。有很强的防掉电及电磁场抗干扰功能；在任何时候电源掉电时，所有运行数据都会被存储到机内EEPROM中，保存时间达10年以上。
8）显示电量范围为0～9999kW·h，电量不足时能提前报警，当电能表剩余电量小于设定的报警值时，LED数码显示器显示剩余电量以示报警，通知用户尽早购电；当电能表剩余电量小于设定断电报警值时，电能表会自动切断电源实现欠费自动断电，购电后插卡自动恢复供电。其任意位置安装误差不受影响。长寿命、误差长期稳定、高过载（>4倍）、低功耗（<0.7W）。
9）电能表大都具有有功脉冲输出端口，便于监控，脉冲宽度为80（1±20%）ms，可实现集中抄表和其他功能扩展。有的表带有光耦隔离的有功无源脉冲输出接口，既可作检测信号也可作脉冲输出。
10）电管部门需检查用户用电情况时，可将检查卡插入控制器，检查用户剩余电量和累计已用电量，同时将电能表编号、电能表常数、总购电量、购电次数、上次购电量、总用电量、剩余电量和超透支电量等参数返写于检查卡，以便管理部门监测用户用电情况。
电子式电能表总体上具有精度高、灵敏度高、负荷宽、功耗低、过载能力强、误差曲线平直等特点，有的能够同时测量正、负方向的有功功率，防止反相窃电。
IC卡预付费电能表也有单相和三相之分。单相预付费电能表的接线如图2-56所示。
（4）三相电子式电能表
这种电能表以原有感应式电能表为基础，配以采集模块，采用光电转换采样，应用模糊调制扩频技术、现代通信技术，将用户用电信息通过低压传送到智能抄表集中器存储电，管理部门通过电话网可读取集中器所存储的信息，实现远程自动抄表。其常见外形如图2-57所示。它们具有以下控制功能：
图2-56 单相预付费电能表接线
图2-57 三相电子式电能表
1）可靠性高、负荷宽、功耗低、体积小、重量轻、便于安装和管理。
2）精度不受频率、温度、电压、谐波的影响，启动电流小、无潜动，寿命长达20年以上。其中三相载波电能表采用无线抄表方式，可实现无线抄表及功能设置，使抄表人员足不入户就可抄读到电能表内的数据，大大方便了供电部门对用户电力的抄收管理工作；特别适用于电能表应安装原因而不易人工抄读的场合，并可方便地组成无线自动抄表系统。
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