一次中性点位移法窃电的原理分析及防范措施
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【摘 要】本文结合一次计量人员现场检验发现的某10kV高供低计客户窃电案例，对其窃电原理，以及窃电产生的计量误差予以详细分析，阐述了该窃电造成不计量、烧毁电能表电压线圈的严重后果，并从管理、技术两个方面提出了详细的防范措施。
1 前言
窃电不仅影响供电企业的经济效益，扰乱用电秩序，还危及电网的安全运行，如何采取有效措施防止窃电，最大限度减少电量损失尤其重要。
2 窃电的方式
由于安装人员疏忽，将电能表零线接至10kV高供低计客户低压计量柜的相邻配电柜零线母排上（柜体的布置方式见图1），虽然低压计量柜实行了全密封，窃电者也未开启计量柜门，但窃电者在相邻配电柜内的零线母排上将电能表零线断开，按照图2的电路接入220V/220V的隔离变压器，隔离变压器的输入端接至负载侧的C相和零线，输出端顺极性串接至零线上，以达到窃电的目的。
图1 配电装置布置图
图2 窃电接线图
3.1 窃电原理分析
由于电能表电压线圈的零线被开断，隔离变压器的输出端顺极性串接在零线回路中，此时电能表的零线端对地电压为（即），由于对地存在电位，使电能表每相电压线圈承受的电压发生了变化，而不再是电源电压，此时电能表电压线圈的中性点发生了位移，位移后的向量图见图3：
图3 位移后的电压向量图
图三中带“ ′”者表示位移后电能表每相电压线圈承受的电压
从图3可以看出：
（1）
对于三相四线电路，有功功率 （2）
将（1）式分别带入（2）式得：
（3）
电能表接收的功率 （4）
因此电能表的相对误差：
（5）
从（5）式可以看出，计量准确与否的关键取决于是否为0，对于三相四线电路：
（1）当三相负荷对称时，总有， =0，此时=，电能表将正确反应电源的输出功率，能准确计量而无任何附加计量误差。
（2）当三相负荷不对称时，，可能大于0，也可能小于0，误差的大小取决于三相电流的合成向量和之间的幅值和相位。当>0时，将引起正的计量误差，会多计电量；当
3.2 现场测试各电气参数值的分析
为了检查窃电情况，计量人员用双钳相位伏安表测量隔离变压器输入、输出端电压的幅值和相位角如下：
（6）
同时用准确度等级为0.05的电能表现场校验仪进行测试，校验仪的电压零线接至计量柜内的零线母排上（未接至电能表接线端钮盒内零线，以测量电源输出的有功功率），测量的各电气参数值如下：
（7）
从（6）、（7）式中测试的数据看出，隔离变压器输入、输出端的电压幅值基本相等、相位相同，忽略相位伏安表测量误差后隔离变压器的变比应为1；但是A相电流互感器的二次侧电流值和有功功率值均为0。后来在变压器的低压侧检查，发现该客户只在B、C相接入了单相用电器，有意不在A相用电，根据上述情况，绘制出向量图见图4：
图4 窃电时的向量图
从图4可以看出，该客户为了达到少计电量的目的，安装隔离变压器后，有意只使用B、C感性负载，使B、C相的合成电流始终落在图四粗实线的左侧，从而滞后的夹角保持在90°～270°之间，在该区间
另外，从现场检查的情况来看，电能表的计量误差也非常大，用现场校验仪测试的误差数据为，运行的多功能表显示的总有功功率值，远远低于电源侧输出功率531.73W，此时电能表的相对误差计算如下：
（8）
从以上分析可以看出，如果A、B、C三相均接入负载，这时电流较小，且较难保证滞后的夹角保持在90°～270°之间；该客户有意只使用B、C相感性负载，使电流非常大，滞后的夹角保持在90°～270°之间，使电能表的误差竟然高达，从而达到少计电量的目的，这是本案例窃电的关键所在。
4 该窃电造成的其他严重后果
4.1 仅接入C相负载时，计量装置不能计量
由于窃电者在C相负载端接入了隔离变压器，若在C相接入用电器，此时计量装置将不能计量，原理分析如下。
电能表电压线圈的零线被开断后，此时电能表C相电压线圈电压分布发生了变化，其电压分布图见图5。
图5 只接入C相电压线圈的电压分布图
：电源电压
：电能表C相电压线圈承受的电压
：隔离变压器副边电压（电能表零线端对地电压 ）
根据图五可以看出， （9）
由（9）式得出 （10）
因，故，电能表接收功率（11）
根据以上分析可以得出结论，如果仅接入C相负载，电能表接收的功率为0，电能表将不能计量。
4.2 烧坏电能表电压线圈
从图3的向量图可以看出，接入隔离变压器后，电能表A、B两相电压线圈的电压由相电压变为了线电压，升高了倍，超过了电压线圈的额定电压，过压运行极有可能烧坏电能表电压线圈，电能计量装置将不能正常计量。
5 该窃电的防范措施
5.1 管理措施
（1）计量方案必须由经验丰富的计量专业人员审查，并按照DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》、《国家电网公司电能计量装置通用设计标准》等行业规程，从计量装置的安全性、规范性、防窃电性三个方面严格把好设计、审查关。
（2）装表人员必须严格按照设计施工图和技术规范施工，确保接线的正确性，并保证精良的施工工艺。
（3）严格执行电能计量装置验收制度，实行施工单位、车间、专业管理部室的三级验收制，层层把关，保证计量装置的规范性和正确性。
（4）凡是新装和改造后的高压客户电能计量装置，必须在一个月内进行首次带负荷接线检查，尽量保证投运之日立即带负荷测试六角图和现场检验，保证电能计量装置接线的正确性。
（5）充分利用营销信息管理系统，加强电能计量装置的运行监控，杜绝计量差错。
（6）加强线损管理，如线损突然增加必须引起警觉，立即开展反窃电行动。
5.2 技术措施
（1）变压器低压侧到电能计量装置之间，必须实行全封闭、全绝缘方式。
（2）电能计量柜上、下、前、后柜门必须封闭，电能表的零线只能接入电能计量柜内的接地母排上，严禁安装在相邻屏内接地母排上。
（3）变压器低压侧端钮必须采用低压密封罩密封。
（4）变压器的低压侧至电能计量柜之间，建议采用全绝缘的电缆；如果采用母排，必须将母排用绝缘罩全部密封。
（5）变压器低压侧到计量柜之间除电缆或母排之外，不得接入其他任何设备。
（6）所有的密封部位必须严格安装铅封，且对铅封予以编号，请客户签字认可。
6 结论
该窃电严重影响了计量装置的安全运行，造成较大的电量损失，并会造成以下严重后果。
（1）如同时使用三相负荷并且对称，此时无任何计量误差；但如果同时使用B、C相感性负载，电能表将出现非常大的负误差，造成相当大的电量损失。
（2）只在C相接入用电器时，此时电能表C相电压线圈所承受的电压为0，计量装置不能计量，给供电企业造成巨大的经济损失。
（3）接入隔离变压器后，电能表A、B两相电压线圈的电压由相电压变为了线电压，升高了倍，极有可能被烧坏，严重影响电能计量装置的安全运行。
（4）如果隔离变压器输入端接至A相或B相，其分析方法和接入C相一致，结论也和接入C相基本一致，但接入负载和电压线圈电压升高的相别均相应发生了变化，在此不再赘述。
参考资料：
[1]《电路和磁路》蔡元宇编著.
[2]《国家电网公司电能计量装置通用设计标准》.
[3]《电能计量》孙铁民编著.
[4]DL/T448-2000《电能计量装置技术管理规程》.