电能表及安装：常见问题解析

1.电能表结构

电能表（也称为电度表）是用来测量电能的，通常所说的电能表主要指交流有功电能表。交流有功电能表又分单相有功电能表、三相三线有功电能表及三相四线有功电能表3种，分别用DD（第一个D表示电能表，第二个D表示单相）、DS（S表示三相三线制）、DT（T表示三相四线制）表示。

单相有功电能表的外形如图3-7所示。它由电流线圈及其铁心、电压线圈及其铁心、固定在转轴上的铝制圆盘、永久磁铁、计算机构等部分组成，内部结构如图3-8所示。其中电流线圈由较粗的导线绕制而成，匝数较少，与负载串联，因此又称为串联线圈；电压线圈由较细的导线绕制而成，匝数较多，与负载并联，因此又称为并联线圈。电能表工作时，电流线圈铁心和电压线圈铁心中的磁场共同作用产生电磁力矩而驱动铝制圆盘转动，同时永久磁铁产生制动电磁力矩，最终铝制圆盘匀速转动并通过转轴带动计算机构对电能进行计数。

图3-7 单相有功电能表的外形

三相三线有功电能表的内部结构如图3-9所示，同单相有功电能表的内部结构类似，两者的工作原理也类似。

图3-8 单相有功电能表的内部结构

图3-9 三相三线有功电能表的内部结构

三相四线有功电能表的内部结构及工作原理也同单相有功电能表类似，只是其中有三组电流、电压元件。

2.电能表的接线

电能表的接线原则是电流线圈与负载串联、电压线圈与负载并联。

直接接入式单相电能表有4个接线端，一般规律是采用跳入接线方式，“1、3进，2、4出”，且“1”接线端必须接相线，图3-10a为其接线原理图，图3-10b为实物接线示意图。

图3-10 直接接入式单相电能表的接线

当单相负荷电流过大，无适当的直接接入式单相电能表可满足其要求时，应采用经电流互感器接入的计量方式，图3-11a为其接线原理图，图3-11b为实物接线示意图。

图3-11 经电流互感器接入的单相电能表接线

直接接入式三相四线有功电能表用于三相四线供电线路中，图3-12a为其接线原理图，图3-12b为实物接线示意图。

当三相三线负载电流过大，无适当的三相三线直接接入式单相电能表可满足其要求时，应采用经电流互感器接入的计量方式，图3-13a为其接线原理图，图3-13b为实物接线示意图。

在三相四线供电线路中，可用三只单相直接接入式电能表来测定各相消耗的电能，如图3-14所示，三只表的读数相加即为消耗的总电能。

在以上各种情况中，如果电能表是经电流互感器接入（低压配电系统中一般不用电压互感器），则两次读数期间所测量的电能为

W＝K₁W_O

式中 W——两次读数期间所测量的电能；

K₁——电流互感器的电流比；

W_O——电能表的走字（本次读数与上次读数的差值）。

图3-12 直接接入式三相四线电能表的接线

3.电能表安装位置的选定

电能表是测量累积负载消耗电能的仪表，长时间接入被测电路，因此需选择合适的场所，将电能表固定在某一位置。

电能表应安装在干净、明亮及不受振动的场所。固定位置要便于安装、试验和查表。通常安装在定型产品的配电箱内，装置在电能表板或配电盘上。不宜在有易燃、易爆，有腐蚀性气体，有磁场影响，多灰尘及潮湿的场所安装电能表。对于居民用明装电能表，安装位置应距热力系统0.5m以上，距地面1.8～2.2m，并且要力求垂直安装，容许偏差不得超过2°。装表的地方应避免强磁场的干扰。几只电能表装在一起时，每只表之间距离应在50mm以上；距离载流量100A以上的导线不应小于20cm。

4.单相电能表的容量选择

（1）选择单相电能表容量时所涉及的几个方面

1）电能表的灵敏度。当电能表在额定电压、额定频率及功率因数等于1的条件下，能使电能表开始不停地转动所需的最小电流与标定电流的百分比，即是电能表的灵敏度。按规定，这个电流应不大于0.5％标定电流；这个电流值通常叫起动电流，相应的功率值叫起动功率。

图3-13 经电流互感器接入的三相三线电能表的接线

图3-14 在三相四线制线路中三只单相电能表的接线

2）电能表保证误差范围的负载电流。能满足电能表准确度要求的负载电流，即保证电能表误差在允许范围内的负载电流。由于电流线圈的电磁铁的非线性特性，负载电流太小或太大时都将使电能表误差增大，尤其是当负载电流大于电能表保证误差的负载电流上限时，电流电磁铁出现磁饱和，电能表读数将明显小于实际值。因此，为了保证电能表的计量准确度，有关规程规定应使正常负载电流的变动范围大于电能表保证误差的电流下限，小于电能表保证误差的电流上限。国产感应系电能表保证误差的负载电流在功率因数为1时，通常为10％至额定最大电流。

3）电能表的最大允许电流。能满足电能表准确度要求的最大负载电流，即为电能表的最大允许电流。它通常是电能表保证误差的负载电流上限值，有的在产品使用说明书上用额定最大电流表示。如：3（6）A电能表的最大允许电流即6A。

常见几种单相电能表的有关技术特性见表3-2。

表3-2 常见单相电能表的有关技术参数

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（2）单相电能表容量的选择方法

以目前普遍使用的4倍值标称表为例，具体可采用如下两种选择方法。

1）根据用户的负载功率选择电能表容量。首先按常规方法统计用户的负载功率，然后换算成负载电流，使峰期电流在电能表80％标定电流至80％额定最大电流范围内即可。家用电能表容量可参照表3-3来选择。

表3-3 家用电能表容量表

2）根据用户的月用电量选择电能表容量。根据用户月抄表电量，每月高峰负载时间按60h考虑，高峰负载等于月用电量（kW·h）×0.6÷60，单位为kW。例如：某用户月用电量为100kW·h，则其高峰负载为100×0.6÷60kW＝1kW。

估算出高峰负载后，仍可根据用户负载功率选择电能表容量的方法选择电能表。选配情况见表3-4。

表3-4 根据用户月用电量选择单相电能表容量

（3）选择电能表容量时必须注意的几个问题

1）新装和增容用户在办理报装手续时应按常规认真核实负载，既要避免电能表容量选择过大而造成计量失准，又要顾及用户近期负载发展情况，尽量避免装表后不久就出现超载现象。

2）一般居民用户加装空调器等大功率电器设备时，应办理登记手续，以便及时掌握用户负载变化情况，确定是否需要补办增容手续和更换电能表。

3）某些电压质量较差的地方，部分用户在电压偏低时采用调压器升压，根据变压器原理，这实际上就是增加通过电能表的电流（通常电能表装在调压器电源侧），这个因素在选择电能表容量时也应考虑在内。

4）按此法计算可能会出现有两个容量等级的电能表可供选择，此时一般以选择大容量级的电能表为宜。

5）推广采用宽负载电能表。这类电能表保证误差的电流下限可小至5％标定电流，上限则可达4～6倍标定电流，因而特别适用于一般居民用电的计量。目前，此类电能表已开始普遍用于城市居民用户，农村乡镇也逐步推广采用。

6）现今我国大部分农村的一般居民用电负载仍在几百瓦以内，安装3（6）A或2.5（10）A电能表还是比较合适的；而城市和经济比较发达地区的乡镇居民用电负载普遍在千瓦以上。至于一般居民用户配置电能表的容量范围问题，各地供电部门应根据当地的实际情况灵活掌握。

5.电子式电能表

电子式电能表可以取代现在的机械感应系电能表，是一种性能可靠、准确度稳定的常规单户用电能表。还有预付费电子式电能表，它应用了智能卡技术，由电能计量、读卡系统和用电控制三部分构成。用户购电后方可用电，并将所购电量从预购电量中逐步扣除，卡中所购电量扣完即断电，并且它还有红外抄表功能，在一定距离内按动按钮可实行电能表和红外抄表机的用电量数据通信，减轻了抄表的工作强度，还可以利用AMR（Automatic Meter Reading，自动抄表）先进技术，集中抄表。它的表尾有很强的防窃电功能，能提高电力管理水平。

DDS系列单相电子式电能表适用于计量额定频率为50/60Hz单相交流有功电能，其准确度等级分为1.0与2.0两种，标定电流为1.5（6）A、2.5（10）A、2.5（15）A、5（20）A、5（30）A、5（40）A、10（40）A、10（50）A、10（60）A共9种，额定电压为220V、230V、240V，其外形如图3-15所示。

图3-15 单相电子式电能表外形

国产电子式电能表常见故障一般有以下几类：

（1）死机。死机一般指电能表通电后没有任何反应，因为单相静止式电能表的核心技术都采用逻辑电路，因此并不存在程序飞掉的问题，事实上所谓死机大多由于以下原因引起：

1）电流电压取样线虚焊或断开。

2）电压分压电阻断裂。

3）脉冲线碰到强电而损坏光耦合器。

4）印制电路板（PCB）上元器件虚焊。

5）电能表元器件烧毁。

（2）卡字。卡字是指电能表的灯闪，但计度器不走，主要原因是：

1）倒拨卡字：电子式电能表一般采用脉冲计度器，而计度器和步进电动机之间采用齿轮啮合方式，所以禁止快速拨动转轮。但由于计度器不能倒转，当校验走字过头后往往不得不倒拨，一般只允许拨最后一位齿轮（不允许拨任何鼓轮），否则容易出现卡字现象。

2）计度器的生产、设计有问题。

3）长期运行中老化或电能表密封不严，致使灰尘过多等。

（3）无脉冲输出。有时电能器计度正常，但无脉冲输出，可能原因有：

1）脉冲线脱焊、断线；

2）脉冲线碰到强电引起晶体管损坏以及PCB线路烧断。

（4）当电压偏低时，电能表计度器不进字，可能的原因有：

1）由于PCB虚焊、连焊造成所需供电电流偏大；

2）由于降压电容的质量问题，造成容量减小而提供不出足够电流；

3）由于过电压致使降压电容击穿，造成容量减小而提供不出足够电流。

（5）误差大幅度超差。电能表转动过快或过慢，可能有以下几个原因：

1）由于锰铜连接片之间的焊接发生变化，导致电流采样值偏离，这一般都是人为的。

2）电压调整回路的焊接出现虚焊、短路。

3）电子元器件中的晶体振荡器损坏，出现时序混乱。