华能汕头电厂装机容量2×33 MW，主变2×33 MW，投入商业运行以来上网电能计量设在主变220 kV侧。原来主变220 kV侧中性点不接地，计量方式采用三相二元件电能表，发电机出口也采用三相二元件电能表计量(0.5级)，厂用电电流互感器无计量绕组，因此厂用电计算方法为发电机出口电能减主变220 kV上网电能。运行数年来，厂用电能占发电机出口电能8%左右。1998年下半年，因系统运行的需要，一台主变由中性点不接地改为220 kV侧中性点直接接地。不久发现厂用电能由8%上升至9%，中性线电流约为27 A，约占电流互感器额定值(2 000 A／1 A)的1%。经分析得出，在此情况下，使用三相二元件有功电能表计量电能，会产生附加误差。

1　误差分析
1.1　三相三线电路
　　瞬时功率p₃的表达式：
　　p₃=u_L1-L2i_L1+u_L3-L2i_L3.　　　(1)
式中　u_L1-L2——L1相与L2相之间的线电压；
　　　u_L3-L2——L3相与L2相之间的线电压；
　　　i_L1，i_L3——L1相、L3相的电流。
　　用三相二元件电能表能正确计量电能。
1.2　三相四线电路
　　若用三相二元件电能表计量，接线图如图1所示。负载消耗的瞬时功率p₄为
　　p₄=u_L1i_L1+u_L2i_L2+u_L3i_L3=
　　　　u_L1i_L1+u_L2(i_N-i_L1-i_L3)+u_L3i_L3=
　　　　(u_L1-u_L2)i_L1+(u_L3-u_L2)i_L3+u_L2i_N=
　　　　u_L1-L2i_L1+u_L3-L2i_L3+u_L2i_N.　　　　　　　(2)
式中　u_L1，u_L2，u_L3——三相绕组L1，L2，L3的相电压；
　　　　　　　　i_L2——L2相的电流；
　　　　　　　　i_N——中性点的电流。

图1　三相二元件电能表在三相四线电路中的计量接线图

　　用二元件电能表测量四线电路电能的附加误差γ：

式中　　U_L1，U_L2，U_L3——三相绕组L1，L2，L3的相电压的有效值；
　　　　　I_L1，I_L2，I_L3——三相绕组L1，L2，L3的电流有效值；
　　　　　　　　　　I_N——中性点电流有效值；
　φ_L1，φ_L2，φ_L3，——u_L1与i_L1间、u_L2与i_L2间、u_L3与i_L3间及u_L2与i_N间的相位差。
　　对式(3)进行如下讨论：
　　a)当i_N=0时，式(2)与式(1)相同，无线路附加误差。
　　b)当i_N≠0时，
1)设I_L1=I_L3=0，I_L2≠0，则I_L2=I_N，

这时二元件表不会转动，电能完全被漏计。
　　2)设I_L1≠0，I_L2=I_L3=0，则I_L1=I_N，

式中　——u_L2与i_L1之间的相位差。
　　当φ_L1＞30°时，0≤cos φ_L1 ＜0.866，
cos =cos(120°-φ_L1)＞0，则γ≤0。这时二元件电能表就会少计量。
　　当φ_L1＜30°时，cos φ_L1 ＞0.866，cos =cos(120°-φ_L1)＜0，则γ≥0。这时二元件电能表就会多计量。
　　当φ_L1=30°时，cos =cos(120°-30°)=0，γ=0。这时二元件电能表无附加误差。
　　3)设I_L1=I_L2=0，I_L3≠0，则I_L3=I_N，由式(3)得：

式中　——u_L2与i_L3之间的相位差。
　　当φ_L3=0～90°时，cos =cos(120°+φ_L3)＜0，则γ≥0。这时总是多计电能。

2　模拟试验
　　接线图如图2所示。参比的两只电能表实际误差之差不大于0.1%，运行8 h的电能记录见表1。

图2　模拟实验电路

表1　模拟实验数据

　　注：1.λ为功率因数；
　　　　2.W_二元件和W_三元件分别为二元件表和三元件表的计量电能；
　　　　3.

　　模拟实验数据说明：如果在三相四线电路中用三相二元件电能表计量，当L2相电流大于L1相或L3相电流，会出现负误差，即少计电量；当L1相或L3相电流大于L2相电流，会出现正误差，即多计电量。

3　改进措施
3.1　方案
　　将三相二元件计费电能表改为三相三元件电能表；增加L2相电流互感器二次回路至电能表安装点。
3.2　电能表选型
　　对几个供货商提供的文件资料进行分析、比较，并考虑到计量点的重要性，最后选用质量较好的进口电能表，铭牌参数如下：
　　型号　AINR三元件多功能电子式电能表
　　规格　3×100/3(V)，3×1(6)(A)
　　精度等级　0.2S
　　功能　有功、无功、需量、分时等
　　制造厂　美国ABB公司
　　该产品技术指标较高、功能齐备、价格合理。
3.3　安装步骤
　　首先把新表临时接于主变二次回路，与原来使用的二元件电能表并列运行1 h，通过分别读取两表的累计脉冲数，初步证实二元件电能表的电量少于三元件电能表；用三相三元件电能表取代三相二元件电能表，正式安装妥善。
3.4　效果
　　运行测量数据(见表2)说明，改进后运行1个月(11月)后所计的厂用电能比改进前(10月)少0.55%左右，为此厂方每年可减少损失500万元。

表2　运行测量数据

参考文献
［1］　邱炳正.交流电度表错误接线百例解析［M］．北京：中国计量出版社，1990