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摘要：电源一相保险熔丝熔断或断线，三相电动机处在非全相运行状态，这将引起良好相电流增大，长时间运行易被烧毁，在这段运行时间里，三相电能表计量出反向有功电量。针对这两个问题，提出改进三相电动机非全相运行保护措施，防止类似故障发生；同时分析反向有功电量的产生原因及总有功电量的计算方法，保证电费正确发行。
关键词：电源缺相；三相电机；电表反向计量；结论
0 引言
在运行中，因各种原因时有常发生10kV配电变压器一次侧或二次侧的保险熔丝一相熔断现象，三相异步电机的其它两相电流所产生的旋转磁场失去对称性，作用在转子上的电动力失去平衡，导致转子发出异常声音，同时电机本身为维持转动力矩，良好相的电流Id急剧上升，为额定电流Ie的1.5 ～ 1.7倍，启动电流Iq为额定电流的5 ～ 7倍，而熔丝保护或过负荷保护电流Ib，一般按照启动电流的1.2 ～ 1.5倍进行选择，即 ，非全相运行的良好相电流 ，显然 ，也就是说，在发生一相断线时，熔丝保护不会熔断，即起不到保护三相电机非全相运行作用。其它过流过压保护也不会动作，最后电机定子绕组因过电流发热，在几分钟时间内将会被烧毁。
1运行状况
正常运行情况下， 380/220V低压系统的电能计量装置通常采用三相四线制电能表进行计量，接线方式如图1所示。
三相四线制电能表的每一个计量元件，即，电压和电流线圈所承受的是相电压与其所对应的相电流及它们之间的余弦夹角，三相有功计量表达式为
（1）
正常运行情况下，测得的三相电机的功率因数为 ， ，将数据分别代入式（1）中，三个计量元件所计量的功率均为正值，总功率为正值。
1.1 三相电机控制
通常三相异步电动机是通过交流接触进行控制启动、停止运行的，接线方式如图2所示。
当按下启动按钮，常开接点闭合，电流由电源a点经交流接触器的励磁线圈、启动按钮的常开接点和停止按钮的常闭接点，回到电源b点。励磁线圈跨接在B、C两相上，励磁线圈动作后，第1、2、3对接点闭合，三相电动机转动，第4对接点打开，第5对接点闭合，电流经第5对接点和停止按钮的常闭接点，流回到电源b点，即便松开启动按钮，常开接点打开，励磁线圈仍保持励磁状态。从动作过程可以看出，当B相或C相铅丝熔断时，交流接触器失磁，接点打开，三相电动机停止运行，起到保护电气设备作用。当A相铅丝熔断时，交流接触器仍在励磁状态，三相电动机处在非全相运行状态，在几分钟时间内将被烧毁。通过上述分析，交流接触器尚不能保证任一相铅丝熔断时，使三相电动机立即脱离电源，仅能保证电源三分之二缺相的可能性，如果施加给励磁线圈的为一相相电压，其它两相铅丝熔断或断线均保护不到。
1.2 反相计量
为便于分析问题，设定交流接触器的励磁线圈所承受的线电压与保险熔丝熔断并非同相，即，励磁线圈所承受的线电压为Uab，C相保险熔丝熔断，三相电机处在非全相状况下运行，基于这种条件，分析三相四线制电能表计量情况，如图3所示。
从图3中可以看出，当电源C相铅丝熔断时，三相电动机跨接在A、B两相上，所承受的线电压为Uab。从电能表的同名端看，第Ⅰ个元件所承受的相电压为Ua，流过的电流为Iab；第Ⅱ个元件所承受的相电压为Ub，流过的电流为Iba，见图2（a）接线图和（b）向量图。其有功功率计算表达式为
（2）
在电源缺失一相运行的情况下，测得良好相得功率因数 ， ，将数据代入（2）式中，电能表的第Ⅱ个计量元件发生反向计量，依据三相电能表的有功计算表达式，电能表所计量的正、反向有功电量的代数和为总有功电量，即，按照总有功电量进行电费发行。
通过上述情况分析，因低压C相铅丝熔断，使三相电动机其它两相绕组形成串联，跨接在A、B相上，在功率因数角 的情况下，电能表第Ⅱ个计量元件计量出反向有功电量。对于10kV电能计量装置，如何进行计量，下面作以详细分析。电能计量装置接线方式见图4所示。
在10kV电源中性点不接地系统中，因 ，即任一相电流均等于其它两相电流反方向的向量之和，这样在低压0.4kV侧，三相电动机流过IAB电流，，反映到10kV侧的三相电流仍然是对称的。三相三线电能表第Ⅰ个元件所承受的电压为Uab，流过的电流为Ia，它们之间的夹角为 ；第Ⅱ个元件所承受的电压为Ucb，流过的电流为Ic，它们之间的夹角为 ，三相功率计算表达式为
（3）
从计算表达式（3）得知，当功率因数角 的情况下，电能表第Ⅰ个计量元件计量出反向有功电量，总有功电量为正向有功电量与反向有功电量的代数和。
2 保护措施
运行中因电源一相铅丝熔断或断线，导致三相电动机非全相运行，长时间运行电机将被烧毁。对交流接触器励磁线圈即便施加两相电压，如：A、B相电压，在其中一相断相时，励磁线圈失磁，接点打开，将负载切除，但C相断相时，交流接触器不动作，仅能保护到三相电源在三分之二失压的情况下动作。为此，对交流接触器进行了改进，改进方式采用了两种方案，第一种方案如图5所示。
改进后交流接触器的动作过程：当按下启动按钮，第2和第3对常开接点闭合，电流由节点a经电压继电器dy，控制开关第3对常开接点，停止按钮第5对常闭接点，流回到节点b，线电压Uab施加到电压继电器线圈上，即线圈励磁，两对常开接点闭合，通过第2对接点实现自保持。同时，电流由节点c经交流接触器线圈，控制开关第2对常开接点，第4对常闭接点，电压继电器第1对常开接点，流回到节点b， 线电压Ubc施加到交流接触器的线圈上，即线圈励磁，第5对常开接点闭合，同时，电流经第5对常开接点，控制开关第4对接点及电压继电器第1对接点流回到节点b，实现交流接触器自保持。
当电源A相保险熔丝熔断或断线时，电压继电器失磁，常开接点打开，交流接触器励磁线圈回路断开，接点全部复位，三相电机脱离电源。B相或C相保险熔丝熔断或断线时，同样，交流接触器励磁线圈失磁，使三相电机得到保护。即，交流接触器经过改进，在电源任何一相缺相的情况下，交流接触器都能够保证正确动作。改进第二种方案如图6所示。
动作过程：K为单联空开，当开关合上，电压继电器线圈承受Ubc电压并励磁，常开节点闭合，接通交流接触器励磁线圈并承受Uab电压，1、2、3对常开节点闭合，三相电机投入运行。当开关K断开，电压继电器失压，常开节点打开，交流接触器线圈失磁，同样，常开节点打开，电机停运。当电源A相缺失，交流接触器线圈失磁，常开接点全部打开，电机脱离运行，电源B相或C相缺失，电压继电器失磁，，常开接点打开，断开了交流接触器线圈回路，使之电机得到保护。
3 小结
在农村排灌季节中，时常因变压器10kV侧跌落式开关一相脱落或0.4kV侧保险熔丝一相熔断，不能被及时发现，导致排灌水泵的三相电机因缺相运行时间过长被烧毁。为防止三相电机非全相运行，对交流接触器进行了改进，并与电压继电器经做成一体化。在实际应用中，大家普遍采用改进方案二结构方式，原因是接线简单，一个单联空开与启动和停止按钮比较，无需识别任何标志，直接进行操作，应用方便快捷，只要将三相电源不分相序接到端子上即可，对三相电源任一相失压，均能起到全方位保护电机的作用。
因第一作者出国进修，委托周和平进行联系稿件。
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关键词：电源缺相；三相电机；电表反向计量；结论
0 引言
在运行中，因各种原因时有常发生10kV配电变压器一次侧或二次侧的保险熔丝一相熔断现象，三相异步电机的其它两相电流所产生的旋转磁场失去对称性，作用在转子上的电动力失去平衡，导致转子发出异常声音，同时电机本身为维持转动力矩，良好相的电流Id急剧上升，为额定电流Ie的1.5 ～ 1.7倍，启动电流Iq为额定电流的5 ～ 7倍，而熔丝保护或过负荷保护电流Ib，一般按照启动电流的1.2 ～ 1.5倍进行选择，即 ，非全相运行的良好相电流 ，显然 ，也就是说，在发生一相断线时，熔丝保护不会熔断，即起不到保护三相电机非全相运行作用。其它过流过压保护也不会动作，最后电机定子绕组因过电流发热，在几分钟时间内将会被烧毁。
1运行状况
正常运行情况下， 380/220V低压系统的电能计量装置通常采用三相四线制电能表进行计量，接线方式如图1所示。
三相四线制电能表的每一个计量元件，即，电压和电流线圈所承受的是相电压与其所对应的相电流及它们之间的余弦夹角，三相有功计量表达式为
（1）
正常运行情况下，测得的三相电机的功率因数为 ， ，将数据分别代入式（1）中，三个计量元件所计量的功率均为正值，总功率为正值。
1.1 三相电机控制
通常三相异步电动机是通过交流接触进行控制启动、停止运行的，接线方式如图2所示。
当按下启动按钮，常开接点闭合，电流由电源a点经交流接触器的励磁线圈、启动按钮的常开接点和停止按钮的常闭接点，回到电源b点。励磁线圈跨接在B、C两相上，励磁线圈动作后，第1、2、3对接点闭合，三相电动机转动，第4对接点打开，第5对接点闭合，电流经第5对接点和停止按钮的常闭接点，流回到电源b点，即便松开启动按钮，常开接点打开，励磁线圈仍保持励磁状态。从动作过程可以看出，当B相或C相铅丝熔断时，交流接触器失磁，接点打开，三相电动机停止运行，起到保护电气设备作用。当A相铅丝熔断时，交流接触器仍在励磁状态，三相电动机处在非全相运行状态，在几分钟时间内将被烧毁。通过上述分析，交流接触器尚不能保证任一相铅丝熔断时，使三相电动机立即脱离电源，仅能保证电源三分之二缺相的可能性，如果施加给励磁线圈的为一相相电压，其它两相铅丝熔断或断线均保护不到。
1.2 反相计量
为便于分析问题，设定交流接触器的励磁线圈所承受的线电压与保险熔丝熔断并非同相，即，励磁线圈所承受的线电压为Uab，C相保险熔丝熔断，三相电机处在非全相状况下运行，基于这种条件，分析三相四线制电能表计量情况，如图3所示。
从图3中可以看出，当电源C相铅丝熔断时，三相电动机跨接在A、B两相上，所承受的线电压为Uab。从电能表的同名端看，第Ⅰ个元件所承受的相电压为Ua，流过的电流为Iab；第Ⅱ个元件所承受的相电压为Ub，流过的电流为Iba，见图2（a）接线图和（b）向量图。其有功功率计算表达式为
（2）
在电源缺失一相运行的情况下，测得良好相得功率因数 ， ，将数据代入（2）式中，电能表的第Ⅱ个计量元件发生反向计量，依据三相电能表的有功计算表达式，电能表所计量的正、反向有功电量的代数和为总有功电量，即，按照总有功电量进行电费发行。
通过上述情况分析，因低压C相铅丝熔断，使三相电动机其它两相绕组形成串联，跨接在A、B相上，在功率因数角 的情况下，电能表第Ⅱ个计量元件计量出反向有功电量。对于10kV电能计量装置，如何进行计量，下面作以详细分析。电能计量装置接线方式见图4所示。
在10kV电源中性点不接地系统中，因 ，即任一相电流均等于其它两相电流反方向的向量之和，这样在低压0.4kV侧，三相电动机流过IAB电流，，反映到10kV侧的三相电流仍然是对称的。三相三线电能表第Ⅰ个元件所承受的电压为Uab，流过的电流为Ia，它们之间的夹角为 ；第Ⅱ个元件所承受的电压为Ucb，流过的电流为Ic，它们之间的夹角为 ，三相功率计算表达式为
（3）
从计算表达式（3）得知，当功率因数角 的情况下，电能表第Ⅰ个计量元件计量出反向有功电量，总有功电量为正向有功电量与反向有功电量的代数和。
2 保护措施
运行中因电源一相铅丝熔断或断线，导致三相电动机非全相运行，长时间运行电机将被烧毁。对交流接触器励磁线圈即便施加两相电压，如：A、B相电压，在其中一相断相时，励磁线圈失磁，接点打开，将负载切除，但C相断相时，交流接触器不动作，仅能保护到三相电源在三分之二失压的情况下动作。为此，对交流接触器进行了改进，改进方式采用了两种方案，第一种方案如图5所示。
改进后交流接触器的动作过程：当按下启动按钮，第2和第3对常开接点闭合，电流由节点a经电压继电器dy，控制开关第3对常开接点，停止按钮第5对常闭接点，流回到节点b，线电压Uab施加到电压继电器线圈上，即线圈励磁，两对常开接点闭合，通过第2对接点实现自保持。同时，电流由节点c经交流接触器线圈，控制开关第2对常开接点，第4对常闭接点，电压继电器第1对常开接点，流回到节点b， 线电压Ubc施加到交流接触器的线圈上，即线圈励磁，第5对常开接点闭合，同时，电流经第5对常开接点，控制开关第4对接点及电压继电器第1对接点流回到节点b，实现交流接触器自保持。
当电源A相保险熔丝熔断或断线时，电压继电器失磁，常开接点打开，交流接触器励磁线圈回路断开，接点全部复位，三相电机脱离电源。B相或C相保险熔丝熔断或断线时，同样，交流接触器励磁线圈失磁，使三相电机得到保护。即，交流接触器经过改进，在电源任何一相缺相的情况下，交流接触器都能够保证正确动作。改进第二种方案如图6所示。
动作过程：K为单联空开，当开关合上，电压继电器线圈承受Ubc电压并励磁，常开节点闭合，接通交流接触器励磁线圈并承受Uab电压，1、2、3对常开节点闭合，三相电机投入运行。当开关K断开，电压继电器失压，常开节点打开，交流接触器线圈失磁，同样，常开节点打开，电机停运。当电源A相缺失，交流接触器线圈失磁，常开接点全部打开，电机脱离运行，电源B相或C相缺失，电压继电器失磁，，常开接点打开，断开了交流接触器线圈回路，使之电机得到保护。
3 小结
在农村排灌季节中，时常因变压器10kV侧跌落式开关一相脱落或0.4kV侧保险熔丝一相熔断，不能被及时发现，导致排灌水泵的三相电机因缺相运行时间过长被烧毁。为防止三相电机非全相运行，对交流接触器进行了改进，并与电压继电器经做成一体化。在实际应用中，大家普遍采用改进方案二结构方式，原因是接线简单，一个单联空开与启动和停止按钮比较，无需识别任何标志，直接进行操作，应用方便快捷，只要将三相电源不分相序接到端子上即可，对三相电源任一相失压，均能起到全方位保护电机的作用。
因第一作者出国进修，委托周和平进行联系稿件。
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