Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
ПРЕДИСЛОВИЕ
Учет выработанной и израсходованной электроэнергии является важной частью хозяйственной деятельности любого предприятия. Прежде всего учет электроэнергии, являющейся промышленной продукцией, необходим для осуществления денежного расчета между ее поставщиками и потребителями (расчетный учет). Расчетным является также учет выработанной электроэнергии на электростанциях. Существует также технический (контрольный) учет электроэнергии, т. е. учет для контроля расходования электроэнергии внутри предприятия.
Для рационального и экономичного потребления энергоресурсов требования к правильной организации и точности учета электроэнергии Bice более возрастают. Растет количество счетчиков, находящихся в эксплуатации (более 100 млн. шт.), а следовательно, и численность специализированного персонала, осуществляющего эту эксплуатацию. .
Круг вопросов, с которыми приходится сталкиваться персоналу, достаточно широк. Необходимы знания типовых схем включения счетчиков и способов их проверки. Необходимость специальной проверки схем включения вызвана их относительной сложностью. Ошибочное включение не всегда можно обнаружить визуально. Чтобы обеспечить точность учета и надежность работы устройств учета, необходимо знать и выполнять существующие требования к выбору измерительных трансформаторов, устройству вторичных цепей, установке счетчиков. Персонал должен уметь определить нагрузки измерительных трансформаторов и потерю напряжения во вторичных цепях (расчетным и опытным путем), выявить и устранить любые нарушения учета. В настоящее время в качестве приборов учета электроэнергии преимущественно используются индукционные счетчики, обслуживанию которых и посвящена настоящая книга.
Эксплуатация электронных устройств и систем учета электроэнергии (электронный счетчик Ф441, автоматизи-
ровайная информациойно-измерительная система учета и контроля электроэнергии (ИИСЭ 1-48 и пр.) в данной книге не рассматривается.,
Первое издание книги вышло -в 1972 г. -под названием «Монтаж и эксплуатация счетчиков электроэнергии». Во втором издании -книга дополнена новыми главами и существенно переработана. При этом были приняты во внимание новые директивные материалы, передовой опыт эксплуатации, а также пожелания читателей. Ряд ценных советов и указаний дали инженеры Г. П. Минин и Г. Е. Куденко, за что автор весьма признателен им.
Все замечания и пожелания по книге просьба направлять по адресу: 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10, Энергоатомиздат.
• Автор
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННЫХ СЧЕТЧИКОВ
Для измерения израсходованной или выработанной энергии в сетях переменного тока промышленной частоты обычно применяются счетчики индукционной системы. В приборах индукционной системы происходит взаимодействие переменных магнитных потоков с токами, индуктированными ими в подвижной части прибора. Электромеханические силы взаимодействия вызывают движение подвижной части.
Счетчик представляет измерительную ваттметровую систему и принадлежит не к показывающим, а к интегрирующим (суммирующим) приборам. Поэтому угол поворота подвижной части не ограничен, и она вращается с частотой вращения, пропорциональной значению мощности. Очевидно, что в таком случае, количеством оборотов подвижной части можно измерять электроэнергию, определяемую как произведение мощности на время.
На рис. 1 показано схематическое устройство однофазного счетчика активной энергии. Основными его узлами являются электромагниты / и 2, алюминиевый диск 3, укрепленный на оси 4, опоры оси — подпятник 5 и подшипник 6, постоянный магнит 7. С осью связан при помощи зубчатой передачи 8 счетный механизм (на рисунке не показан), 9—противополюс электромагнита 1.
Обмотка электромагнита / включена на напряжение сети U, т. е. параллельно электроприемнику Н, поэтому она называется параллельной обмоткой или обмоткой напряжения. Обмотка электромагнита 2 включена последовательно с электроприемником, и через нее протекает полный ток нагрузки I. В связи с этим она называется последовательной или токовой обмоткой. Комплекс деталей, состоящий из последовательной и параллельной обмоток и их магнитопроводов, называется .вращаю щим элементом счетчика.
Ток 1и, протекающий по обмотке напряжения 1, создает переменный магнитный поток Фоб, часть которого Фи пересекает диск. Значение этого потока пропорционально
напряжению сети. Ток, протекающий через последовательную обмотку 2, создает переменный магнитный поток ф^ также пересекающий диск и замыкающийся через проть- вополюс. Так как магнитопровод -имеет U-образную конструкцию, поток Ф^ пересекает диск дважды. Всего же, та
ким образом, через диск проходят три переменных магнитных потока. Однако для упрощения будем рассматривать два потока, отметив при этом, что третий поток приводит к увеличению результирующей электромеханической силы. Согласно закону электромагнитной индукции, в диске -наводятся вихревые- токи (токи трансформации) iy и и, которые замыкаются вокруг следов соответствующих потоков. Между током и и потоком Фи с одной стороны и между током iy и потоком Ф/ с другой стороны возника-
ют электромеханические силы взаимодействия, которые и создают вращающий момент. Этот момент пропорционален произведению магнитных потоков и синусу угла сдвига между ними ф:
МР = M>p®/ sin Ф.(О
где kv — коэффициент пропорциональности.
Активная мощность, потребляемая однофазным электроприемником, определяется по формуле ..
P = l//cos<p,(2)
где <р— угол сдвига фаз между током и напряжением.
Сравним формулы (1) и (2). Магнитные потоки Фр. и ф, пропорциональны соответственно U и I. Если осуществить в счетчике каким-либо конструктивным приемом постоянное выполнение равенства
sin ф = cos <р, то вращающий момент счетчика будет пропорционален измеряемой активной мощности, т. е.
ЛГЕр = с^Р.(3)
Зная зависимость между основными тригонометрическими функциями, можно записать, что если втф= =cosq), то ф=90°+(р, т. е. при <р=0° ф—90°. Иными словами, угол сдвига между рабочими магнитными потоками Фр и Ф/ должен быть равен 90°.
Для обеспечения требуемого 90-градусного сдвига в счетчике применено разложение магнитного" потока Фоб™ на две составляющие. Рабочий поток Фр, пересекая диск, замыкается через противополюс. Нерабочий поток замыкается через средний и боковые стержни магнитопровода, не пересекая диска. Сдвигая эти потоки относительно Друг друга и делая их различными по величине, можно повернуть вектор Фр на требуемый угол. Для дополнительной подгонки угла сдвига в счетчике предусмотрены регулировочные устройства, о которых будет сказано далее.
Итак, электромеханические усилия создали момент, приводящий диск во вращение. Известно, что частота вращения установится, когда вращающий момент будет уравновешен тормозным. Тормозной момент складывается из нескольких составляющих: момент трения в опорах и счетном механизме, момент трения диска о воздух, индукционный тормозной момент от пересечения диском рабо
чих потоков и другие. Поэтому значение тормозного момента будет зависеть от многих факторов и не может быть строго определенным. Что произойдет, если снабдить счетчик постоянным магнитом? Вращаясь между полюсами магнита, диск пересекает его магнитные силовые линии. В толще диска наводится дополнительная ЭДС, пропорциональная его частоте вращения. Электромеханическая сила взаимодействия потока и тока, им вызванного, направлена против движения диака, т. е. создает тормозной момент. Этот момент так же, как и наведенная ЭДС, пропорционален частоте вращения и значительно превосходит перечисленные «паразитные» тормозные моменты. Поэтому с достаточной точностью можно считать, что результирующий тормозной момент Мт пропорционален только частоте вращения диска п:
Мт = с^п,(4)
где с2 — коэффициент пропорциональности.
Определенная для данной нагрузки частота вращения установится при равенстве вращающего и тормозного моментов, т. е.
/Ивр = /Ит(5)
или
cvP = сдп, откуда
Р = ^пл(6)
е. частота вращения диска пропорциональна активной мощности, а расход электроэнергии пропорционален числу оборотов диска.
Рассмотрим принцип действия трехфазных счетчиков активной энергии. Как известно, активную мощность в трехфазной цепи без нулевого провода можно измерить с помощью двух ваттметров, включенных по схеме, приведенной на рис. 2,о. Мощность всей системы определяется как алгебраическая сумма показаний обоих ваттметров
Р = Px-v Р\\ = UJyCos ^ + U2I2cos<p2 + U3I3 cos <р3, при равномерной и симметричной нагрузке фаз [6]
. Р = УЖ7ДЯ«)8^.(7)
Рис 2. Принципиальная схема измерения мощности по схеме двух ваттметров (е) и схема трехфазного двухэлементного счетчика (б)
Соответственно для измерения активной энергии в этой цепи можно применить два однофазных счетчика, включенных по такой же схеме. Тогда расход электроэнергии определится как алгебраическая сумма значений, измеренных счетчиками. Если же объединить два однофазных счетчика так, чтобы их вращающие элементы действовали на диски, которые насажены на одну общую ось (рис. 2, б), то мы получим трехфазный счетчик. В трехфазной четырехпроводной цепи расход электроэнергии измеряется трехэлементным счетчиком, элементы которого включаются на фазные напряжения и токи. Вращающие элементы этих счетчиков воздействуют на три (счетчик СА4-ТУ) или два диска (счетчик СА4-И672М).
_ Реактивная мощность трехфазной цепи при полной симметрии нагрузок определяется по формуле
Q = ^3(7Л7Л sin у. (8)
Нетрудно уяснить, что если в трехэлементном счетчике активной электроэнергии изменить схему включения так, что между .током и напряжением, подводимым к каждому элементу, будет дополнительный сдвиг 90° (рис. 3, а), то мы «цревратим» его в счетчик реактивной энергии [sin <p=cos (90°—ср) ].
Принцип получения 90-градусного сдвига пояснен на рис. 3,6.
Из этих рисунков видно, что в первом элементе ток I& сопрягается с напряжением -не Uab (как в счетчике ак- 2—3124 . g
тинной энергии), a UBC. При чисто активной нагрузке 1Д совпадает с UA и сдвинут относительно UBC на 90°. Если же между 1А и UA существует сдвиг на угол ср, то 1А относительно UBC будет сдвинут на 90°+<р. Аналогично 90-градусный сдвиг получен и в двух других вращающих элементах.
Для измерения реактивной энергии предназначен также двухэлементный счетчик с 90-градусным сдвигом с разделенными последовательными обмотками, схема которого
Рис. 3. Схема счетчика реактивной энергии с 90-градусным сдвигом (с) и векторная диаграмма, поясняющая принцип получения 90-градусного сдвига (б)
приведена на рис. 4,а. Особенностью такого счетчика является наличие в каждом вращающем элементе двух последовательных обмоток, по которым проходят токи различных фаз. Направления намотки противоположны. Поэтому вращающий момент пропорционален геометрической разности протекающих токов (если число витков в обейх обмотках условно принять одинаковым). Необходимо обратить внимание на следующее обстоятельство: несмотря на то, что счетчик двухэлементный, к нему подводятся токи всех трех фаз, или (как будет показано далее) токи двух фаз и нулевого провода. Таким образом, наряду с трехэлементным счетчиком, счетчик с разделенными обмотками может применяться и в трех- и в четырехпроводной сетях.
Для учета реактивной энергии в сети без нулевого провода широко применяются более простые двухэлементные 10
трехфазные счетчики с 60-градусным сдвигом (рис. "4, б). Сопрягаемые токи и напряжения подводятся по 90-градусной схеме, однако сдвиг по фазе между рабочими магнитными потоками параллельной и последовательной обмоток ранен 60°. Такой сдвиг достигается путем включения в па-
Рис. 4. Схемы счетчиков реактивной энергии с разделенными последова- . тельными обмотками (а) и с 60-градусным сдвигом (б)
раллельные цепи добавочных резисторов. Применение 60- градусного сдвига дало возможность получения вращающего момента, пропорционального sinq), при двух элементах счетчика (а не трех) при более простой конструкции. В эксплуатации счетчик с 60-градусным сдвигом удобен тем, что его схема включения такая же, как и для счетчика активной энергии.
КЛАССИФИКАЦИЯ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЧЕТЧИКОВ
Различают однофазяые и трехфазные счетчики. Однофазные счетчики применяются для учета электроэнергии у потребителей, питание которых осуществляется однофазным током (в основном, бытовых). Для учета электроэнергии трехфазного тока применяются трехфазные счетчики.
Трехфазные счетчики можно классифицировать следующим образом.
По роду измеряемой энергии — на счетчики активной и реактивной Энергии.
В зависимости от схемы электроснабжения, для которой они предназначены,— на трехпроводные счетчики, работающие в сети без нулевого провода, и четырехпроводные, работающие в сети с нулевым проводом.
По способу включения счетчики можно разделить на 3 группы:
Счетчики непосредственного включения (прямого включения), включаются в сеть без- измерительных трансформаторов. Такие счетчики выпускаются для сетей 0,4/0,23 кВ «а токи до 100 А[1].
Счетчики полукосвенно го включения, своими токовыми обмотками включаются через трансформаторы тока. Обмотки напряжения включаются непосредственно в сеть. Область применения — сети до 1 кВ. -
Счетчики косвенного включения, включаются в сеть через трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Область применения — сети выше 1 кВ. Изготовляются двух типов.
Тр а нсфо рм ато рн ые счетчики — предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие определенные наперед заданные коэффициенты трансформации. Эти счетчики имеют десятичный пересчет- ный коэффициент (10п).
Трансформаторные универсальные счетчики — предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие любые коэффициенты трансформации. Для универсальных счетчиков пересчет- ный коэффициент определяется по коэффициентам трансформации установленных измерительных трансформаторов. •
В зависимости от назначения счетчику присваивается условное обозначение. В обозначениях счетчиков буквы и цифры означают: С—счетчик; О — однофазный; А —
активной энергии; Р — реактивной энергии; У—универсальный; 3 или 4 для трех- или четырехпроводной сети. Пример обозначения: СА4У>— трехфазный трансформаторный универсальный четырехпроводный счетчик активной энергии.
Бели на табличке счетчика поставлена буква М, это значит, что счетчик предназначен для работы и при отрицательных температурах (—15° |-25°С).
Счетчики активной и реактивной энергии, снабженные дополнительными устройствами, относятся к счетчикам специального назначения. Перечислим некоторые из них.
Двухтарифмые счетчики — применяются для учета электроэнергии, тариф на которую изменяется в зависимости от времени суток.
Счетчики с предварительной оплатой — применяются для учета электроэнергии бытовых потребителей, живущих в отдаленных и труднодоступных населенных пунктах.
Счетчики с указателем максимальной нагрузки — применяются для расчетов с потребителями по двухставочному тарифу (за израсходованную электроэнергию и максимальную нагрузку). Они описаны в § 11.
Телеизмерительные счетчики — служат для учёта электроэнергии и дистанционной передачи показаний.
К счетчикам специального назначения относятся-и о б- разцовые счетчики, предназначенные для поверки счетчиков общего назначения.
Техническая характеристика счетчика определяется следующими основными параметрами.
Номинальное напряжение и номинальный ток — у трехфазных счетчиков указываются в виде произведения числа фаз на номинальные значения тока и напряжения, у четырехнроводных счетчиков указываются линейные и фазные напряжения. Например: 3X5 А; 3X380/220 В.
У трансформаторных счетчиков вместо номинальных тока и напряжения указываются номинальные коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов, для работы с которыми счетчик предназначен, например: 3X150/5 А, 3X6000/100 В.
На счетчиках, называемых перегрузочными, указывается значение максимального тока непосредственно после номинального, например 5—20 А.
Номинальное напряжение счетчиков прямого и полукос- венного включения должно соответствовать номинальному
напряжению сети, а счетчиков косвенного включения — вторичному номинальному напряжению трансформаторов напряжения.
Точно так же номинальный ток счетчика косвенного или полукоовенного включения должен соответствовать вторичному номинальному току трансформатора тока (5 или 1 А). Счетчики допускают длительную перегрузку по току без нарушения правильности учета: трансформаторные и трансформаторные универсальные—120%; счетчики прямого включения — 200% и более (в ’зависимости от типа).
Класс точности счетчика — это его наибольшая допустимая относительная погрешность, выраженная в процентах. В соответствии с ГОСТ 6570-75 * счетчики активной энергии должны изготавливаться классов точности 0,5; 1,0; 2,0; 2,5; счетчики реактивной энергии — классов точности 1,5; 2,0; 3,0.
Трансформаторные и трансформаторные универсальные счетчики учета активной и реактивной энергии должны быть класса точности 2,0 и более точные.
Класс точности устанавливается для условий работы, называемых нормальными. К'Ним относятся:трямое чередование фаз; равномерность и симметричность нагрузок по фазам; синусоидальность тока и напряжения (коэффициент линейных искажений не более 5%); номинальная частота (50 Гц±0,5%); номинальное напряжение (±1%); номинальная нагрузка; cos<p=l (для счетчиков активной энергии) и sinq?= 1 (для счетчиков реактивной энергии); температура окружающего воздуха 20°+3°С (для счетчиков внутренней установки); отсутствие внешних магнитных полей (индукция не более 0,5 мТл); вертикальное положение счетчика.
Передаточное число счетчика — это число оборотов его диска, соответствующее единице измеряемой энергии. Например, 1 кВт-ч равен 450 оборотам диска. Передаточное число указывается на табличке счетчика.
Постоянная счетчика—это значение энергии, которое он измеряет за 1 оборот диска. Если передаточное число N имеет размерность «оборот на киловатт-час», то его постоянная С, Вт-с/обор определится по выражению „3600-1000
Чувствительность счетчика — определяется наименьшим значением тока (в процентах к номинальному) при номинальном напряжении и cos<р= 1 (sin<p=l).
который вызывает вращение диска без остановки. При этом допускается одновременное перемещение не более двух роликов счетного механизма. Порог чувствительности не должен превышать: 0,4% —для счетчиков класса точности 0,5; 0,5%—для счетчиков классов точности 1,0; 1,5; 2 й 1,0%—для счетчиков класса точности 2,5 и 3,0.
Емкость счетного механизма-—определяется числом часов работы счетчика при номинальных напряжении, и токе, по истечении которых счетчик дает первоначальные показания. Согласно ГОСТ 6570-75 емкость должна быть не менее 1500 ч.
Собственное потребление мощности (активной и полной) обмотками счетчиков — ограничено стандартом. Так, для трансформаторных и трансформаторных универсальных счетчиков потребляемая мощность в каждой токовой цепи при номинальном токе не должна превышать 2,5 В-А для всех классов точности, кроме 0,5. Мощность, потребляемая одной обмоткой напряжения счетчиков до 250 В: для классов точности 0,5; 1; 1,5 — активная 3 Вт, полная 12 В-А, для классов точности 2,0; 2,5; 3,0 — соответственно 2 Вт и 8 В-А.
На табличках некоторых счетчиков имеется надпись «Со стопором» или «Обратный ход застопорен». Стопор препятствует вращению диска против направления, указанного стрелкой. Импортные счетчики могут иметь графическое условное обозначение стопора.
КОНСТРУКЦИЯ СЧЕТЧИКА
Рассмотрим конструкцию трехфазных счетчиков на примере счетчика САЗУ-И680М (рис. 5). Для наглядности счетчик изображен без кожуха, таблички и крышки зажимной коробки.•
Механизм счетчика монтируется на литой стойке из немагнитного сплава 1, которая расположена в прямоугольном цоколе 2. Цоколь закрывается кожухом с застекленным окном. Снизу к цоколю крепится зажимная коробка 3 с крышкой. Механизм счетчика состоит из следующих узлов: два вращающих элемента, два тормозных магнита 5, подвижная система в виде оси 6 с двумя алюминиевыми дисками 7, опоры подвижной системы (подшипник и подпятник), счетный механизм 8. На оси счетчика укреп- лен противосамоходный флажок 9.
Вращающий элемент представляет собой магнитную систему, на которой расположены: параллельная обмотка 4, последовательная 10 и дополнительная 11 обмотки, ко-
роткозамкнутые витки 12. Магнитная система снабжена также поворотной лопаточкой 13, балансировочными винтами-регуляторами и стальной пластиной 14, вставленной под каркас параллельной обмотки. Дополнительная обмотка замкнута на петлю из никелиновой или манганиновой
Рнс. 5. Механизм трехфазного счетчика САЗУ-И680М
проволоки 15. Сопротивление петли можно изменять путем перемещения винтового зажима 16.
Дополнительная обмотка с проволочной петлей и короткозамкнутые витки создают дополнительные потери на пути полного потока последовательной цепи. От этих потерь зависит угол внутреннего сдвига между рабочими магнитными потоками. Как было показано ранее, этот угол должен быть равен 90°.
Разрезание короткозамкнутых витков и перемещение винтового зажима вверх ведет к увеличению внутреннего угла сдвига.
При малых нагрузках силы трения в опорах и счетном механизме могут стать соизмеримыми с электромагнитными силами и вызвать недопустимое увеличение погрешности. Для компенсации сил трения прибегают к созданию небольшого дополнительного момента, называемого компенсационным, за счет ответвления от основного магнитного потока Фи небольшой его части Фк. В описываемом счетчике поток Фк ответвляется в поворотную лопаточку 13. В результате взаимодействия расщепленных потоков и возникает компенсационный момент, значение которого не зависит от нагрузки и регулируется углом поворота лопаточки. Регулировку производят при малых нагрузках.
Под действием компенсатора трения в счетчике может возникнуть нежелательное явление самохода, т. & вращение диска при отсутствии нагрузки. Противосамоходное устройство состоит из флажка 9 и пластины 14. Под действием сил притяжения, возникающих между ними, диск счетчика останавливается. Устранение самохода и регулировку чувствительности производят путем подгибания и отгибания флажка 9, установленного вблизи пластины 14.
Два постоянных магнита служат для создания тормозного момента. Крепление магнита позволяет .перемещать его в радиальном направлении. Этим обеспечивается регулировка тормозного момента, а следовательно, и частоты вращения. При приближении магнитов к центру частота вращения уменьшается.
Одним из наиболее ответственных узлов счетчика является подпятник. Существуют однокамневые и двухкам- невые подпятники (рис. 6, а и б); двухкамневый более износостоек и поэтому получил широкое применение. На нижний конец оси насажена оправа с агатовым или корундовым камнем. Второй (опорный) камень, амортизированный пружиной, заключен в съемной втулке. Между двумя камнями расположен полированный стальной шарик.
Конструкция подшипника показана на рис. 6, е. Верхняя часть оси представляет втулку из латуни или полимерного материала. Сверху в нее входит стальная игла, пропущенная через отверстие в бронзовом колпачке и закрепленная в иглодержателе. Подшипник счетчиков старых выпусков заполнялся маслом. В современных счетчиках подшипник работает без смазки, что обеспечивает постоянный момент трения. *
Рис. 6. Опоры счетчика:
а — однскамневый подпятник; б — двухкамневый подпятник; в — подшипник
Счетный механизм (рис. 7) представляет собой счетчик оборотов роликового типа, отградуированный в киловатт- часах (с десятичным множителем). Вращение диска через
Рис. 7. Счетный механизм
червячную пару и зубчатую передачу сообщается ролику с нанесенными цифрами. Когда ролик совершит полный оборот, то с помощью три^ки, сидящей на оси, он передаст движение следующему ролику, и тот продвинется на
одну десятую оборота. Третий ролик сделает уже одну десятую оборота при полном обороте второго и т. д. Чаще всего роликовый счетный механизм имеет пять или шесть роликов. Ролики прикрыты алюминиевым щитком с вырезанными цифровыми окошками. На щитке-табличке наносятся паспортные данные и заводской номер счетчика. Счетный механизм работает без смазки.
' Кожух и крышка зажимной коробки имеют отверстия для установки пломбы. На наружной стороне крышки зажимной коробки обычно прикреплен съемный щиток для указания коэффициентов трансформации измерительных трансформаторов.
СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ СЧЕТЧИКОВ
Счетчик электроэнергии является прибором, реагирующим не только на значение энергии, но и на направление ее передачи. Поскольку измеряемая электроэнергия пропорциональна мощности нагрузки, то в дальнейшем мы будем оперировать понятием «направление мощности».
Как известно, в электрической цепи активная энергия передается от ее источника (генератора) к приемнику (нагрузке). Разрежем один из проводов, соединяющих источник питания с электроприемником, с целью включения последовательной обмотки измерительного прибора. Конец провода, обращенный к источнику питания, можно назвать генераторным, а другой конец, обращенный к нагрузке,— нагрузочным.
В распределительных сетях, предназначенных для электроснабжения промышленных предприятий, объектов сельского хозяйства и других объектов, активная и реактивная мощности, как правило, передаются в одном направлении. Это объясняется тем, что электроприемники представляют собой активно-индуктивные сопротивления, т. е. наряду с активной потребляют и реактивную энергию.
При наличии у потребителя компенсирующих устройств направления активной и реактивной мощности могут быть противоположными. Однако в большинстве .случаев учет реактивной энергии, отдаваемой потребителем в сеть, не производится.
В замкнутых сетях направления активной и реактивной мощности могут быть различными и изменяющимися в зависимости от режима работы. Диск счетчика должен вращаться только в направлении, указанном стрелкой, так как в противном случае показания счетчика будут уменьшаться. Поэтому в таких сетях необходимы счетчики
со стопорами, причем по два —- для каждого вида энер* гии.
Заметим, что направление мощности от шин в линию •принято считать положительным, а от линии к шинам — отрицательным.
Рис. 8. Векторная диаграмма трехфазного двухэлементного счетчика активной энергии при индуктивной нагрузкеРис. 8. Векторная диаграмма трехфазного двухэлементного счетчика активной энергии при индуктивной нагрузкеТрехфазную систему токов и напряжений можно изобразить графически в виде векторов, т. е. отрезков определенной длины и направления. Направление вектора напряжения от нулевого или низшего потенциала к высшему считают положительным. Вектор обозначается двумя индексами, из которых первый обозначает конец вектора (острие стрелки), а второй — его начало. Начало вектора фазного напряжения имеет нулевой потенциал, поэтому его индекс опускается. Таким образом, векторы фазных напряжений обозначают Ua, йв, Ос. В симметричной системе они сдвинуты между собой на 120°. Известно, что изменение фазы от 0 до 360° можно представить как вращение вектора. Условно принято, что трехфазная система напряжений вращается против часовой стрелки. Если взять за начало отсчета (0°) вертикальную прямую, то вектор
Рис. 8. Векторная диаграмма трехфазного двухэлементного счетчика активной энергии при индуктивной нагрузке
Рис. 8. Векторная диаграмма трехфазного двухэлементного счетчика активной энергии при индуктивной нагрузке
Uв пересечет эту прямую после вектора UA, но ранее вектора Uс- Иными словами, UB отстает от UA на 120°, йс отстает от UB на 120°. Такое чередование (следование) фаз называется прямым.
Линейное напряжение представляет собой геометрическую разность двух фазных напряжений, так, напряжение UAb=Ua—йв. Построив этот вектор, мы видим, что он опережает вектор Ua на 30°. В то же время вектор Овл является таким же вектором, но повернутым в противоположную сторону (сдвиг на 180°).
Векторная диаграмма токов и напряжений двухэлементного счетчика активной электроэнергии (рис. 8) построена для индуктивной нагрузки (активная и, реактивная мощность положительны). В этом случае вектор тока 1А сдвинут относительно вектора Ua на некоторый угол ф, отсчитываемый против часовой стрелки. Как принято считать, при индуктивной нагрузке (реактивная мощность положительна), ток отстает от фазного напряжения. Это утверждение справедливо и для тока 1с. Если бы нагрузка была
емкостной (активная мощность положительна, реактивная отрицательна); токи опережали бы фазные напряжения.
Как будет показано ниже, положение вектора тока, проходящего через последовательную обмотку счетчика, можно определить с помощью приборов, а затем, построив векторную диаграмму, сделать заключение о правильности включения счетчика.
Прежде чем перейти к рассмотрению конкретных схем включения счетчиков, сформулируем ряд общих положений.
Ток, проходя от генератора к нагрузке, должен проходить через последовательную обмотку счетчика от ее начала к концу. Другими славами, генераторный провод сети должен быть подключен к генераторному зажиму последовательной обмотки.
Начало последовательной обмотки расположено да зажимной коробке левее конца и обозначается буквой «Г» (генератор) или меньшим цифровым индексом, конец — буквой «Н» (нагрузка) или большим цифровым индексом. Таким образом, при положительном направлении мощности к началу последовательной обмотки счетчика прямого включения подключается провод, идущий от шин РУ, а при отрицательном — идущий от линии.
Если счетчик включен через трансформаторы тока, то к началу последовательной обмотки подключается провод от того зажима вторичной обмотки трансформатора тока, который однополярен с выводом первичной обмотки, подключенным к генераторному токопроводу (об однополярных зажимах измерительных трансформаторов будет сказано далее). При этом направление тока в последовательной обмотке будет таким же, как и при непосредственном включении.
К зажимам параллельных обмоток слева направо подключаются фазы в порядке их прямого чередования. К среднему зажиму обязательно подключается средняя фаза. ■Имеется в виду вторичное напряжение той фазы, в которой трансформатор тока не использован в схеме. Такой же порядок следует соблюдать и для подключения фаз к последовательным обмоткам.
Выполнение этих условий обеспечивает как правильные направления токов, так и правильные их сочетания с напряжениями в каждом элементе счетчика. Тот факт, что в элементах счетчика реактивной энергии сопрягаются токи и напряжения «чужих» фаз, не должен вызывать не- , ясностей. Перекрещивание фаз выполнено во внутренней
схеме, а порядок внешних подключений остается таким же как и для счетчика активной энергии. *
На рис. 9 приведены схемы полукосвенного включения счетчиков в четырехпроводной сети 380/220 В. Схема на рис. 9,о требует для монтажа меньшей затраты провода
Рис. 9. Схемы полукосвенного включения трехэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в четырехпроводной сети:
с — с совмещенными цепями тока и напряжения; б — С раздельными цепями тока и напряжения
или меньшего количества жил контрольного кабеля. Кроме того, она более проста, в связи с чем при ее сборке уменьшается вероятность неправильного включения, а проверить правильность включения можно упрощенными способами без снятия векторной диаграммы. Недостаток схемы заключается в невозможности замены счетчиков без отключения присоединения. ‘Этот недостаток исключен в схеме на рис. 9,6, где цепи напряжения могут быть отсоединены.
Рис. 10. Схема косвенного включения двухэлементных счетчиков активной и реактивной энергии
На рис. 10 изображена схема косвенного включения счетчиков в сети выше 1000 В. Для среднего элемента счетчика реактивной энергии вместо тока 1В подведена геометрическая сумма токов 1а-\-1с, которая, как известно, равна — 1в. Поэтому эта сумма подводится в противофазе, т. е. к концу обмотки. К началу обмотки подключается нулевой провод трансформатора тока.
Схема включения счетчика обычно нанесена на крышке зажимной коробки. Однако в условиях эксплуатации крышка может оказаться снятой со счетчика другого типа. Поэтому необходимо убедиться в достоверности схемы путем сверки с типовой и с разметкой зажимов.
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ В ЦЕПЯХ УЧЕТА
Рассмотрим кратко некоторые вопросы, касающиеся применения измерительных трансформаторов для учета электроэнергии.•
У трансформаторов тока начало и конец первичной обмотки обозначаются индексами Л1 и Л2 (линия), а начало и конец вторичной обмотки — соответственно И1 и И2 (измерение). Зажимы Л1 и И1 однополярны. Это значит, что направление тока во внешней цепи, подключенной к зажимам И1 и И2, совпадает с направлением тока в первичной цепи Л1—Л2. Так, если зажим Л1 является генераторным, то генераторным будет и зажим И1. В распределительных устройствах принято устанавливать трансформаторы тока зажимом Л1 в сторону сборных шин. Тогда зажим И1 является генераторным при положительном направлении мощности. У встроенных трансформаторов тока однополярными являются верхний зажим первичной цепи («верх») и зажим А вторичной обмотки.
На паспортной табличке трансформатора тока указывается его коэффициент трансформации в виде отношения номинальных первичного и вторичного токов. Номиналь- ■ ный вторичный ток трансформаторов тока обычно равен 5 А. В некоторых случаях для электроустановок 110 кВ и выше изготовляют трансформаторы тока с номинальным током вторичной обмотки 1 А. Номинальный ток счетчика должен соответствовать номинальному току вторичной обмотки трансформатора тока. Вторичные обмотки трансформаторов тока при косвенном и полукосвенном включении счетчиков (с раздельным присоединением цепей напряжения) должны заземляться.
Как известно, обычно трансформатор Тока выбирается с условием, чтобы его вторичный ток не превышал 110% номинального. С другой стороны, трансформаторы тока, выбранные с завышенными коэффициентами трансформации с учетом тока КЗ, при малых вторичных токах имеют повышенные погрешности. Согласно ПУЭ [2] при максимальной нагрузке присоединения вторичный ток должен составлять" не менее 40% от номинального тока счетчика, " а при минимальной — не менее 5%.
_ Пример 1. Необходимо выполнить учет электроэнергии на силовом трансформаторе 630 кВ-А, 10/0,4 кВ. Мощность нагрузки трансформатора изменяется от 80 кВ-А до номинальной. Ячейка трансформатора оборудована трансформаторами тока с Ki = 100/5. Требуется проверить их пригодность.
Номинальный первичный ток трансформатора по стороне 10 кВ г _ ^иом630Л Л
Л ном - ^^ - ^g.,0 -36,4 А.
Ток минимальной нагрузки
„ ■ Smin 80
Iimln- Лог; ' — Ло in — ^"6А.
КЗУном У 3-10
Вторичный ток при номинальной нагрузке
гА НОМ* S НОМ —^^гА НОМ* S НОМ —^^36,4-510036,4-5100= 1,82 А.= 1,82 А.
гА НОМ
* S НОМ —^^
гА НОМ
* S НОМ —^^
36,4-5
100
36,4-5
100
= 1,82 А.
= 1,82 А.
Отношение вторичного тока к номинальному в процентах составит:
к^- 100% = 36,4 < 40%.
Вторичный ток при минимальной-нагрузке
г . _ ^min ^'® ^0 23 А *
Отношение. вторичного тока к номинальному в процентах со-
ставит:
0,23
-у-100 = 4,6 <5%.
Таким образом, трансформатор тока нужно заменить трансформатором тока с Кт=75/5 или 50/5.
Встречаются случаи, когда трансформаторы тока, выбранные с учетом тока КЗ или характеристик релейной защиты, не обеспечивают точность учета из-за завышенного коэффициента трансформации. Это обстоятельство вынуждает устанавливать дополнительный комплект трансформаторов тока или переносить счетчики в другую" точку сети. Так, для линии, отходящей от шин подстанции и принадлежащей потребителю, счетчики допускается устанавливать не на питающем, .а на приемном конце (вводе) у потребителя. На силовых трансформаторах допускается установка счетчиков со стороны низшего напряжения.
Действительный коэффициент трансформации трансформатора тока несколько отличается от номинального, а вектор вторичного тока . образует с вектором первичного тока некоторый угол. Другими словами, трансформатор тока обладает погрешностью по току и по углу. Наибольшая допускаемая погрешность определяет класс точности трансформатора тока. Согласно [2] класс точности трансформаторов тока для присоединения расчетных счетчиков трансформаторов тока должен быть не ниже 0,5. Для присоединения счетчиков технического 5-31.24 ' ’ 25
учета допускается использование трансформаторов тока класса 1,0 и менее точных встроенных трансформаторов тока.
Погрешность трансформатора тока зависит от его нагрузки.
Наибольшая нагрузка, при которой погрешность не выходит за пределы класса точности, указывается в паспортной табличке. Например, для трансформаторов тока типа ТПЛ нагрузка обмотки .класса 0,5 не должна превышать 0,4 Ом. Нагрузка трансформатора тока определяется полным сопротивлением его внешней вторичной цепи. Сюда входят сопротивления всех последовательно включенных приборов, а также соединительных проводов и переходных контактов. В "практических расчетах допускается арифметическое сложение полных сопротивлений, что создает расчетный запас (см. приложения 2, 3).
Как правило, цепи измерения и учета выполняются отдельно от цепей релейной защиты. Лишь в случаях, когда такое разделение требует установки дополнительных трансформаторов тока, допускается их совместное присоединение. При этом не должны изменяться класс точности трансформаторов тока и необходимые характеристики релейной защиты.
Отсюда, в частности, следует, что ряд реле и устройств с большим сопротивлением не может быть включен в цепи учета. Таковы индукционные реле тока и мощности, реле прямого действия, быстронасыщающиеся трансформаторы и содержащие их устройства и др.
. Сопротивления обмоток измерительных приборов и реле приводятся в заводских каталогах и в справочной литературе. Недостающие данные могут быть получены путем измерения. Если указана потребляемая мощность прибора Рц, то сопротивление Zn находится по формуле
" - (Ю)
где 7П — номинальный ток прибора или минимальная уставка реле по току. .
Сопротивление соединительных проводов определяется по формуле
где /—длина провода между трансформатором тока и счетчиком, м; у — удельная проводимость; для. меди у= =53 м/(Ом-мм2), для алюминия у=32 м/(0м-мм2); -*> — сечение провода, мм2, . .
. Ё токовых цейях сечение медных Проводов должно быть не менее 2,5 мм2, алюминиевых — не менее 4 мм2.
Переходное сопротивление 7?к принимают равным 0,1 Ом.
Для схемы соединения трансформаторов тока «неполная звезда» расчетная нагрузка ZH>paC4 определяется по приближенной формуле
' ^н. расч = V^3/?np + Zn> ф + Zrf) 4- Дк,(12)
где 2цф— сопротивление реле и приборов, включенных в фазный провод; Zm — сопротивление .реле и приборов, включенных в нулевой провод.
Для схемы соединения «полная звезда»
^н, расч ~ ^пр + /ь ф + /?к-(13)
Пример 2. Во вторичные обмотки трансформаторов тока ТПЛ-10, соединенные в неполную Звезду, включены счетчик активной энергии САЗУ-И670, счетчик реактивной энергии СР4У-И673 и амперметр Э-30. Счетчики расположены в шкафу учета. Длина контрольного кабеля 15 м. Жилы медные сечением 2,5 мм2. Определить вторичную нагрузку трансформаторов тока.
Сопротивление соединительных проводов по (11)
15
ДПр ~ 53-2 5 = ®> 11^ Ом.
Сопротивления приборов приведены в табл. L
Таблица 1
Приборы
Тип
sn, В-А
Сопротивление> Ом
2П,ф
Zno
Амперметр
Э-30
1
—.
0,04
Счетчик.
САЗУ-И670
0,4
0,015
—.
Счетчик
СР4У-И673
0,4
0,015
0,015
Итого
' 0,03
0,055
Суммарная расчетная нагрузка по (12)
2н,Исч = /3-0,112 + 0,03 |- 0,055 + 0,1 = 0,379 Ом при допустимом ZH=0,4 Ом.
Параллельные обмотки счетчиков в сети напряжением выше 1000 В питаются от трансформаторов напряжения. Для этой цели применяются как трехфазные, так и группы однофазных трансформаторов напряжения. Вторичное
МеЖдуфазное напряжение у них равно 160 В. Таким же должно быть и номинальное напряжение подключаемых к ним счетчиков.
Принятые обозначения выводов трехфазного трансформатора напряжения для стороны высокого напряжения— А, В, С, О и для стороны низкого напряжения — соответственно а, Ь, с, 0. Трансформатор имеет нулевую
группу соединения, т. е. одноименные векторы первичных и вторичных напряжений совпадают (если пренебречь по
грешностью) .
На рис. 11 два однофазных трансформатора напряжения соединены по так называемой схеме открытого тре
Рис. 11. Схема соединения однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольникРис. 11. Схема соединения однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольникугольника (ие следует путать с разомкнутым треугольником!). Эта схема обеспечивает симметричные трехфазные напряжения Uab, Ube, Uca, поэтому она предназначена для питания приборов и реле, включенных на между- фазное напряжение. ,
Рис. 11. Схема соединения однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник
Рис. 11. Схема соединения однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник
Вторичные обмотки трансформаторов напряжения шодлежат заземлению. У трехфазных транс-
форматоров напряжения заземляется либо нулевая точка, либо вывод фазы Ь. В открытом треугольнике заземляется общая точка вторичных обмоток транс
форматоров, которая должна соответствовать вторичным выводам, соединенным между собой, и подключенным к «средней» фазе.
Трансформаторы напряжения обладают погрешностью по напряжению и по углу, обусловленной падением напряжения в обмотках от токов нагрузки. Погрешность по
напряжению проявляется в некотором уменьшении вторичного напряжения при нагрузке. Угловая погрешность ха
рактеризуется некоторым углом между векторами первич
ного и вторичного напряжения. -
Значения погрешностей зависят от мощности нагрузки трансформатора напряжения. Чем она больше, тем больше токи в обмотках. Пропорционально этим токам увеличиваются падения напряжения в обмотках (см. приложения 1, 2, 4).
Предельно допустимое значение падения напряжения трансформатора определяет его класс точности. Для каждого класса точности устанавливается номинальная
Мощность §ном- Обычно для трансформатора напряжений устанавливается два или три класса точности и две или три соответствующие им номинальные мощности. Таким "образом, трансформатор напряжения в зависимости от нагрузки может работать в различных классах точности.
Согласно ПУЭ [2] класс точности трансформаторов на-, пряжения для питания расчетных счетчиков должен быть не ниже 0,5. Допускается использование- трансформаторов напряжения класса точности 1,0 для включения счетчиков класса точности 2,0 и менее точных. Для счетчиков технического учета допускается класс точности трансформатора напряжения ниже 1,0.
Для того чтобы выяснить, работает ли трансформатор напряжения в требуемом классе точности, необходимо выполнить расчет его нагрузки. Порядок расчета следующий.
По данным исполнительной схемы составляется перечень измерительной и релейной аппаратуры, подключенной к цепям напряжения. Должно быть отмечено, к каким фазам подключен каждый аппарат. В перечень включается только аппаратура, находящаяся под напряжением постоянно. Заносятся данные о потребляемой мощности Sn каждого аппарата, выраженной в вольт-амперах. В справочной литературе потребляемая мощность обычно дается при Пвом=Ю0 В, но может быть дана и при других значениях напряжения. Для аппаратуры, включенной на линейное напряжение, мощность приводится к напряжению 100 В, а для аппаратуры, включенной на фазное напряжение — к фазному напряжению 100/У3 В. Пересчет осуществляется по формуле
S„=fp)Sn, (14)
где Sn — потребление при расчетном напряжении Пп; З'п — потребление, заданное при напряжении U'n.
Если известно сопротивление Zn прибора, то потребляемая мощность определяется по выражению
Sn=^-- (15)
Для счетчиков в справочной литературе обычно дается потребление активной мощности Рсч в ваттах. Принимая coscp=0,38, можно определить потребление полной мощности SC4 по выражению
• 5СЧ = g-gg . , (16)
, Ёсли данные о потребляемой мощности отсутствуют, они могут быть получены" путем измерений.
Путем арифметического суммирования одноименных междуфазных нагрузок определяются нагрузки 8аЬ1 SbCi $са--
При соединении трансформаторов напряжения в открытый треугольник мощность нагрузки Sth каждого из них определяется по формуле
Sth = 5 „к,* „ф + 0,735 т1п Мф.(17)
где S^ax мф и S^nin мф — наибольшая и наименьшая мощности междуфазной нагрузки. Определенная таким образом мощность нагрузки не должна превышать номинальной для требуемого класса точности.
Для трехфазного трансформатора напряжения определяется мощность нагрузки Sth каждой из фаз по формуле
Sth = 0,58Smojr мф + 0,42Smte мф,(18)
а в случае наличия нагрузки 5ф, включенной на фазное напряжение.
Sth = 0,588 maJC мф + 0,42$т1п мф + 5ф. ‘(19)
Из трех вычисленных таким образом нагрузок берется наибольшая STHmax, и проверяется неравенство
35THmcjr<SHOM. (20)
Расчет по приведенной методике является приближенным ввиду допущенных упрощений — мощности отдельных нагрузок суммируются арифметически, неравномерность нагрузки учитывается приближенно. Эти упрощения создают некоторый расчетный запас.
Дополнительная погрешность измерения электроэнергии возникает вследствие. падения напряжения в проводах, соединяющих трансформатор напряжения со счетчиком. Падение напряжения AU представляет собой геометрическую разность между вектором линейного напряжения U2 на зажимах трансформатора напряжения и вектором U'2 на .зажимах счетчика (рис. 12). В ПУЭ, однако, нормируется не падение, а потеря напряжения, т. е. арифметическая разность U2 и U'2 (AU'). Как видно из рис. 12, при индуктивном характере нагрузки AU>AU'. Разница между падением напряжения и ее потерей растет с увеличением угла <р между напряжением и -током нагрузки
Рис. 12. Векторная диаграмма вторичных цепей трансформатора напряженияРис. 12. Векторная диаграмма вторичных цепей трансформатора напряжения
Рис. 12. Векторная диаграмма вторичных цепей трансформатора напряжения
Рис. 12. Векторная диаграмма вторичных цепей трансформатора напряжения
тоансформатора напряжения. Поэтому определенное расчетным или опытным путем падение напряжения необходимо сопоставить с нормируемым значением потери на-
Согласно ПУЭ [2] сечение и длина проводов и кабе- лей в цепях напряжения расчетных счетчиков выбираются таким образом, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25% номинального напряжения при питании от трансформатора напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5% при питании от трансформатора напряжения класса точности 1,0. Потеря напря-
жения до счетчиков технического" учета должна составлять не более 1,5%. При ■номинальном напряжении 100 В потеря напряжения в вольтах численно совпадаете потерей . напряжения в процентах.
Падение напряжения в проводах может быть определено путем следующего расчета.
Определяется сопротивление одной жилы контрольного кабеля или соединительного провода по формуле (НК В цепях напряжения сечение s медных жил должно быть не
менее 1,5 мм2, алюминиевых — не* менее 2,5 мм2.
Определяется мощность нагрузки 5Тн наиболее загруженной фазы трансформатора напряжения по формулам (14) —(16).
Определяется ток нагрузки /тн этой фазы:
(21)(21)[ = ~тнК^Аюм
(21)
(21)
Определяется падение линейного напряжения АП для трехфазного трансформатора напряжения [3]:
(22)(22)LU^= К3/н/?пр,
(22)
(22)
для двух трансформаторов напряжения, соединенных в открытый треугольник при нагрузке, близкой к чисто индуктивной [6],
(23)(23)△t/^2,64/H/?np.
(23)
(23)
Пример 3. В цепь трансформатора напряжения НТМИ-10 (класс ПРи *2® В-А) включены три счетчика активной энергии три счртчцка реактивной энергии СР4У-И673, киловольт-
метр Э-378 и реле времени ЭВ-245. Киловольтметр и реле включены на напряжение Uat. Приборы соединены с трансформатором напряжения контрольным кабелем длиной 35 м. Жилы алюминиевые сечением 2,5 мм8. Определить нагрузку на трансформатор напряжения и падение напряжения в кабеле.
Составляется сводная таблица нагрузок (табл. 2).
Таблица2
Прибор
Тип
m
со
03
О си g
К
О ев
^ W
oS си “ Е о о ® с
Междуфазная нагрузка, в.д
®ab
$Ьс
5са
Счетчик активной
САЗУ-И670
3,94
2
3
11,8
11,8
—-
энергии
Счетчик реактивной
СР4У-И673
7,88
3
3
23,6
23,6
23,6
энергии Киловольтметр Реле
Э-378
ЭВ-245
1,5
15
i
1
ж 1
1
1
—
1.5 15
Итого
35,4
35,4
40,1
Наиболее загружена фаза с. Мощность ее нагрузки по (18) S'TH = 0,58-40,1 +0,42-35,4 = 38,1 В-А.
Расчетная нагрузка трансформатора напряжения
S^ =35щ = 3-38,1 = 114,3 В-А, .
т. е. не превышает допустимую.
Сопротивление провода по (11)
35/?пр " 32-2 5 " 0,437 Ом.
Ток нагрузки в фазе с
^3-38,1
_ /н =।Ю0= 0,659 А.
Падение напряжения в соединительных проводах (22) ЛГУ = -/3 0,659-0,437 = 0,499 В, или 0,499%,
что недопустимо.
Поэтому необходимо увеличить сечение провода. Этого можно добиться, сдваивая для каждой фазы жилы в соединительном кабеле. Тогда s=5 мм8.
ДП = /3 0,659-0,219 - 0,25 В, или 0,25%, что равно допустимой потере напряжения,
Вторичные цейи трансформатора Напряжения защиЩа* тся автоматическими выключателями или предохранителями Они должны быть снабжены устройством сигнализации, срабатывающей при всех видах нарушения исправности цепей напряжения.
УСТАНОВКА И ПОДКЛЮЧЕНИЕ СЧЕТЧИКОВ
На точность показаний счетчика, как и любого измерительного .прибора, оказывают влияние факторы внешней среды (температура, влажность и химический состав воз
духа, вибрации и т. п.). Поэтому место размещения счет-духа, вибрации и т. п.). Поэтому место размещения счет-чика должно удовлетворять ряду требований. Помещение, где устанавливается счетчик, должно быть сухим, отапливаемым, температура в нем не должна превышать +40° С, воздух не должен содержать агрессивных примесей.
духа, вибрации и т. п.). Поэтому место размещения счет-
духа, вибрации и т. п.). Поэтому место размещения счет-
Допускается размещение счетчиков в неотапливаемых помещениях, в коридорах РУ, а также в ячейках и шкафах наружной установки. Однако при этом должно быть предусмотрено их стационарное утепление. С этой целью счетчики помещают в шкафы пли закрывают колпаками, снабженными обогревателями. На рис. 13 изображен колпак для обо- , грева. Его изготовляют из не
Рис. 13. Колпак для обогрева счетчикаРис. 13. Колпак для обогрева счетчикагорючего теплоизоляционного материала или из желёза, покрытого внутри листовым асбестом. Размеры колпака определяются расстоянием в пределах 60 imm от внутренней стенки до корпуса счетчика, размерами самого счетчика и конструкцией нагревательного элемента. Для наблюдения за вращением диска и снятия показаний в колпаке делается застекленное окошко размерами 50X30 мм. В качестве нагревательного элемента можно применить лампу накаливания 15—25 Вт или резистор ПЭ-20. Между счетчиком и нагревательным элементом необходим ' зазор не менее 30 мм для предотвращения выгорания йарболитовой крышки. Обогрев включается при отрицательных температурах.
Рис. 13. Колпак для обогрева счетчика
Рис. 13. Колпак для обогрева счетчика
Рекомендуется иМеть контроль йбпраййостй обогрейа (сигнализацию). Особо тщательно необходимо следить за температурой воздуха для счетчиков, предназначенных для учета выработанной электроэнергии. Температура воздуха в помещении должна быть в пределах 15—25° С и контролируется по термометру. При отсутствии такихх помещений счетчики размещаются в шкафах, где поддер-' живается указанная температура. Требование об утеплении не распространяется на счетчики, специально пред-: назначенные для работы при отрицательных температурах.
Счетчики устанавливаются в шкафах, на панелях, в камерах комплектных РУ, на стенах, в нишах. Конструк- дия, на которых устанавливаются счетчики, должна быть достаточно жесткой, т. е. не подверженной вибрации, деформациям и смещениям. Допускается крепление счетчиков на деревянных, пластмассовых шли металлических щитах. Высота установки 0,8—1,7 м (до зажимной коробки). Допускается устанавливать счетчик и на меньшей высоте, но не ниже 0,4 м. Плоскость, на которой крепится счетчик; должна быть строго вертикальной. Конструкция и размеры шкафов, ниш, щитков должны обеспечить удобство обслуживания счетчиков — нестесненные условия работы по их замене, доступ к зажимной коробке с. лицевой стороны. При размещении панелей со счетчиками на стене панели устанавливаются с зазором не менее 150 мм.
Не рекомендуется размещать счетчики на дверцах ячеек КСО-266, КСО-272 и т. п. Практика показала, что в этих случаях имели место повреждения счетчиков из-за сотрясений при работе выключателей.
Крепление счетчика выполняется таким образом, чтобы его можно было снимать и устанавливать с лицевой стороны плоскости. Для этого целесообразно применять специальные поворачивающиеся установочные скобы или делать гнезда с резьбой под крепежные болты.
В местах, где имеется опасность механических повреждений счетчиков или их загрязнения, или в местах, доступных для посторонних лиц (проходы, лестничные клетки и т.п.),для счетчиков должен предусматриваться запирающийся шкаф с окошком на уровне циферблата. Аналогичные шкафы должны также устанавливаться для совместного размещения счетчиков й трансформаторов тока при выполнении учета, на. стороне низшего напряжения (на вводе у потребителя).
Трансформаторы тока крепятся таким образом, чтобы их паспортные таблички находились с лицевой стороны. При расположении трансформаторов тока под счетчиком
возникает опасность электротравмы обслуживающего персонала из-за падения инструмента. Поэтому между счетчиком и трансформаторами тока целесообразно устанавливать горизонтальную изолирующую перегородку.
Ряд технических требований, которые должны быть полностью соблюдены, предъявляются к вторичным цепям. Счетчики соединяются с измерительными трансформаторами проводами марок ПВ, АПВ, АПРВ, ПР, АПР, ПРТО, АПРТО и др.; контрольными кабелями марок АПВГ, АВВГ, АВРГ,- ВРГ, СРГ, АСРГ, ПРГ, АНРГ и др. Мини мальное сечение проводника ограничено условием механической прочности (см. § 5), максимальное не должно превышать 10 мм2. Если же по условию потери напряжения необходим проводник большего сечения, то для его подсоединения должны быть напаяны наконечники или использованы специальные переходные зажимы.
Разделку кабеля с резиновой изоляцией жил необходимо защитить от воздействия света и воздуха, разрушаю- щего резину. Для этой цели применяют хлорвиниловую трубку..
Недопустимо применение соединений, недоступных для осмотра — паек, скруток, болтовых соединений и т. п.
Эксплуатационное обслуживание счетчиков включает такие работы, как проверка правильности включения, поверки образцовыми приборами, замена счетчиков. Обычно . токовые цепи счетчиков включаются через переходные зажимы. Необходимо, чтобы конструкция переходных зажимов обеспечивала удобное выполнение этих работ. Переходные зажимы должны быть приспособлены для закори чивания токовых цепей, отключения цепей тока и «напряжения в каждой фазе, подключения приборов без отсоединения проводов. Для цепей учета выделяется самостоятельный ряд зажимов или отдельная секция в общем ря- ' ду зажимов.
Если же расчетный учет электроэнергии осуществляется на подстанции потребителя, то применение промежу- . точных сборок зажимов не рекомендуется или же они закрываются кожухом и пломбируются.
Что касается счетчиков в сетях напряжением до 0,4 кВ, то здесь работы по их установке и замене могут выполняться только при снятии напряжения со всех фаз путем отключения установки коммутационным аппаратом или снятия предохранителей.^ Коммутационный аппарат или предохранители должны. находиться- не далее 10 м от
счетчика.
В силовой цепи трансформаторы тока этих счетчиков устанавливаются после коммутационных аппаратов по направлению потока мощности. При положительном на-' правлении мощности они устанавливаются между коммутационным аппаратом и линией, а при отрицательном — между коммутационным аппаратом и сборными шинами.
Такое расположение позволяет в случае необходимости наиболее просто снять напряжение со счетчика и всех его цепей.
Весьма эффективно применение испытательной коробки, конструкция которой разработана в Мосэнерго [5]. Коробка, установленная непосредственно под счетчиком, имеет зажимы для закорачивания обмоток трансформаторов тока и отсоединения цепей напряжения при отключении счетчиков для их замены и проверки. Это позволяет все работы со счетчиком производить без нарушения электроснабжения потребителей.^ .'
Хранить счетчики следует в отапливаемом помещении с относительной влажностью не более 80%. Счетчики хранятся в индивидуальной упаковке на стеллажах или полках не более чем в десять рядов по высоте.
Перед установкой счетчика необходимо составить мон- тажйую схему или внести необходимые изменения во вторичные цепи данного присоединения.
Подготовленный к установке счетчик • подвергается внешнему осмотру.. Счетчик очищается от грязи и пыли; проверяется пригодность счетчика по его типу и техниче- - ской характеристике; проверяется наличие пломб государ- ^ственной поверки на винтах, крепящих кожух. На пломбах обозначаются год и квартал государственной поверки, а также клеймо государственного поверителя. На устанавливаемых трехфазных счетчиках должны быть пломбы государственной поверки с давностью не более 12 мес.; проверяется целость кожуха и стекла, наличие всех винтов в зажимной коробке, наличие крепежных винтов с отверстиями для пломбирования в крышке зажимной коробки, наличие схемы на ее внутренней стороне.
Счетчик, как и любой измерительный прибор; следует оберегать от ударов и сотрясений. Они могут вызвать повреждение опор, искривление оси и, как следствие, увели-/ чение погрешности и даже затирание подвижной части. Поэтому транспортировать счетчики следует только в специальной упаковке. Ящик для перевозки .должен иметь гнезда с мягкой обивкой и надежно закрепляться в салоне автомобиля...
После перевозки счетчика рекомендуется убедиться в отсутствии затирания подвижной части. Для этого счетчик, держа в руках, поворачивают вокруг оси и наблюдают при этом движение диска. _
Крепить счетчик следует тремя винтами, предварительно разметив отверстия под них согласно установочным размерам. После установки необходимо убедиться в строго вертикальном положении счетчика.
Присоединяя провода к зажимам счетчика, целесообразно оставить запас 60—70 мм. Это позволит делать замеры электроизмерительными клещами и пересоединения, если схема собрана неправильно. На конец провода надевается маркировочная бирка. Каждый провод зажимается в буксе зажимной коробки двумя винтами. Сначала затягивают верхний винт. Легким подергиванием провода убеждаются в том, что он зажат. Затем затягивают нижний винт. Если монтаж ведется многожильным проводом, то его концы облуживают.
Некоторые правила необходимо соблюдать при монтаже счетчиков непосредственного включения. Если номинальный ток счетчика 20. А и выше, то подсоединяемые провода для обеспечения надежности контакта снабжают наконечниками. Провод припаивается к наконечнику достаточно мощным паяльником. При монтаже электропроводки для присоединения счетчиков непосредственного включения около счетчиков необходимо оставлять концы проводов длиной не менее 120 -мм. Изоляция или . оболочка нулевбго провода на длине 100 мм перед счетчиком должна иметь отличительную окраску.
При подключении к счетчику алюминиевых проводов необходимо соблюдать следующие правила:
контактная поверхность проводника зачищается стальной щеткой или напильником и покрывается слоем нейтрального технического вазелина’. Перед подключением с проводника удаляется загрязненный вазелин и сейчас же вместо него снова наносится тонкий слой вазелина;
затяжка винтов производится в два. приема. Сначала без рывков производят затяжку с максимально допустимым1 усилием, затем затяжка сильно ослабляется (но не полностью), после чего производят вторичную, окончательную, затяжку с нормальным усилием; ।
цепи учета обслуживаются только закрепленным за ними персоналом. Чтобы закрыть к ним доступ остальных лиц, цепи учета пломбируют. Пломбированию подлежат зажимная коробка счетчика и его сборка зажимов, переходная коробка или испытательный блок. Если энерго-
снабжающая организация устанавливает расчетный счетчик на подстанции потребителя, то пломбируются также камера трансформатора напряжения, рукоятка привода разъединителя и сборка зажимов.
НАЛАДКА ЦЕПЕЙ УЧЕТА НА ОТКЛЮЧЕННОЙ УСТАНОВКЕ
В объем наладочных работ на отключенной установке входит -внешний осмотр, проверка .схемы в натуре путем прозвонки, проверка изоляции и измерительных трансформаторов. Проверка измерительных трансформаторов включает в себя проверку однополярных выводов обмоток, снятие вольт-амперной характеристики трансформаторов тока, проверку их нагрузки. Эти же работы в полном или частичном объеме выполняются в порядке текущей эксплуатации, при заменах или капитальных ремонтах измерительных трансформаторов, после переделки вторичных цепей при нарушении правильности учета.
Внешний осмотр. Внешнему осмотру подвергаются все вторичные цепи от измерительных трансформаторов до счетчиков. Проверяются комплектность и отсутствие механических повреждений элементов вторичных цепей (сборки зажимов, переходные коробки, испытательные блоки и пр.), качество разделки контрольных кабелей, надежность и правильность крепления счетчиков, отсутствие окисления контактных соединений, состояние устройств обогрева. Необходимо проверить выполнение в полном объеме маркировки проводов и контрольных кабелей. При централизованном размещении счетчиков, проверяется наличие надписей с наименованием присоединений. Все замеченные недостатки немедленно устраняются.
Прозвонка проводников имеет целью установить полное соответствие монтажа принципиальной и монтажной схемам, включая соответствие маркировок. Для прозвонки могут быть использованы омметр типа М-57, мегаомметр. Применяются’ также лампа, звонок или вольтметр. Источниками питания могут служить батарея 4—6 В или понижающий трансформатор 220/12 В. Перед тем как приступить к прозвонке (и к последующей проверке изоляции), необходимо проверить отсутствие напряжения на всех зажимах при помощи вольтметра или указателя напряжения.
Во избежание обратной трансформации трансформаторы напряжения отключаются с обеих сторон. Прозваниваемый провод хотя бы с одного конца должен быть отсоединен от схемы — это исключает возможные обходные цепи.
Е результате прозвонки устанавливается следующее. Провод не имеет обрыва; провод не имеет замыюния с другими проводами; концы провода замаркированы одноименно; концы провода подключены согласно схеме.
После прозвонки схему восстанавливают, плотно-поджав все зажимы. ■
Проверка изоляции включает в себя испытание изоляции переменным напряжением 1000 В в течение 1 мин и измерение сопротивления изоляции мегаомметром. При эксплуатационных проверках допускается замена испытательного напряжения 1000 В переменного тока испытательным напряжением 2500 В постоянного тока при применении соответствующего мегаомметра. Перед проверкой необходимо отсоединить заземление трансформаторов тока. Делаются три замера: между последовательными цепями и «землей», между параллельными цепями и «землей», между последовательными и параллельными цепями. Во всех случаях сопротивление изоляции должно быть не шже 1 МОм. В таком же порядке производится и испытание изоляции
После испытания схема должна быть восстановлена.
. Полярность зажимов измерительных трансформаторов проверяется с помощью чувствительного магнитоэлектрического прибора с нулем в середине шкалы, имеющего на своих зажимах обозначенную полярность (рис. 14, а). Источник постоянного тока напряжением 4—6 В подключается к первичной обмотке измерительного трансформатора. Измерительный прибор подсоединяют ко вторичной обмотке. «Плюс» источника и «плюс» прибора при этом дол- *жны быть подсоединены к зажимам, обозначенным как однополярные (например, Л1 и И1). Отклонение стрелки прибора вправо при замыкании рубильника подтверждает правильность обозначения.
Вольт-амперная характеристика, представляющая . собой' зависимость мапряжения на зажимах вторичной обмотки от проходящего по ней тока намагничивания, является основной характеристикой, которая определяет исправность трансформатора тока. Схема для снятия вольт-амперной характеристики приведена на рис. 14, б.
Обычно в схеме применяют регулировочный автотрансформатор ЛАТР-Елибо несущественно отличающийся от него РНО-250-2. Используют амперметр и вольтметр электромагнитной системы класса точности 0,5 (чаще всего типа Э-59). Если предел измерения амперметра 5 А, то его включают через трансформатор тока класса точности
Рис. 14. Проверка трансформатора тока:а — определение полярности обмоток; б — снятие характеристики намагничиванияРис. 14. Проверка трансформатора тока:а — определение полярности обмоток; б — снятие характеристики намагничиванияРис. 15. Характеристики намагничивания исправного трансформатора тока 1 и трансформатора тока с короткозамкнутыми витками ИРис. 15. Характеристики намагничивания исправного трансформатора тока 1 и трансформатора тока с короткозамкнутыми витками ИДля снятия характеристики при разомкнутой Первичной обмотке на зажимы вторичной обмотки подается переменное напряжение через регулировочный автотрансформатор (рис. 14, 6). Увеличивая ступенями напряжение для каждого его значения измеряют значение тока. При новом включении таким образом снимаются 10—12 точек
Рис. 14. Проверка трансформатора тока:
а — определение полярности обмоток; б — снятие характеристики намагничивания
Рис. 14. Проверка трансформатора тока:
а — определение полярности обмоток; б — снятие характеристики намагничивания
Рис. 15. Характеристики намагничивания исправного трансформатора тока 1 и трансформатора тока с короткозамкнутыми витками И
Рис. 15. Характеристики намагничивания исправного трансформатора тока 1 и трансформатора тока с короткозамкнутыми витками И
и строится вольт-амперная характеристика. При плановых проверках снимаются 3—4 точки и проверяется их совпадение с ранее смятой характеристикой.
При маличии короткозамкнутых витков характеристика резко снижается, как показано на рис. 15. Снижение
с 1 г з 1,я характеристики может быть обнаружено при сравнении ее с характеристикой, снятой ранее, или с характеристиками однотипных трансформаторов тока.
Сопротивление проводов и жил кабеля во вторичных цепях измерить лучше всего мостом любого типа. Если ожидаемое значение сопротивления ниже 1 Ом, то следует применить мост УМВ или РЗЗЗ. При отсутствии моста можно измерить сопротивление с помощью амперметра и милливольтметра. .
. 8. ПРОВЕРКА ПРАВИЛЬНОСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ СЧЕТЧИКА НА ДЕЙСТВУЮЩЕМ ПРИСОЕДИНЕНИИ
Сделать вывод о правильности включения счетчика можно, если векторная диаграмма, снятая на его зажимах, совпадет с нормальной (см. рис. 8). Необходимыми и достаточными условиями для этого являются, во-первых.
правильность выполнения вторичных Цепей трансформатора напряжения и подключения к ним параллельных обмоток счетчика и, во-вторых, правильность выполнения вто- ячных цепей трансформатора тока и подключения к ним последовательных обмоток счетчика.
Исключением из этого правила являются случай, когда и трансформаторы тока и трансформаторы напряжения включены с обратными полярностями, а счетчик тем не менее может быть включен правильно. Однако такие случаи маловероятны, и мы их не рассматриваем. Итак, проверка правильности включения счетчиков состоит из двух этапов: проверки цепей напряжения и цепей тока (снятие векторной диаграммы).
Проверка вторичных цепей трансформатора напряжения. Эта проверка заключается в проверке правильности маркировки фаз и в проверке исправности цепей напряжения. Проверка выполняется под рабочим напряжением. Измеряются все линейные напряжения и напряжения каждой фазы относительно «земли». Очевидно, что в исправных цепях все линейные напряжения равны и составляют 100— ПО В. Значения же напряжений между фазой и «землей» зависят от схемы включения трансформатора напряжения и выполнения вторичных' цепей. Если два однофазных трансформатора напряжения соединены в открытый треугольник, либо применен трехфазный трансформатор напряжения с заземленной фазой 6, то напряжение этой фазы относительно «земли» равно 0, а на остальных фазах оно равно линейному. Если в трехфазном трансформаторе напряжения заземлена нейтраль вторичной обмотки, то напряжения всех фаз относительно «земли» составят около 58 В (100/И 3).
Проверку правильности наименования фаз начинают с отыскания фазы Ь, которая должна быть подсоединена к среднему зажиму счетчика. В первом случае ее легко найти по результатам измерения напряжений относительно «земли». Во втором случае можно поступить следующим образом. Трансформатор напряжения отключают с обеих сторон. После проверки отсутствия напряжения и принятия всех необходимых мер. безопасности на стороне высшего напряжения вынимается предохранитель средней фазы. Трансформатор напряжения включается в работу. Измеряются вторичные линейные напряжения. Линейные напряжения на отключенной фазе будут снижены (примерно вдвое), в то время -как напряжение между неотключенны- ми фазами те изменится. Найденная фаза подключается к среднему зажиму цепей напряжения счетчика, а две
другие— к крайним зажимам соответственно маркировке. Затем после повторного отключения трансформатора напряжения и принятия мер безопасности предохранитель устанавливается на место, после чего трансформатор напряжения включается в работу.
Остальные фазы во всех случаях можно определить при помощи фазоуказателя, который предназначен для опреде- . ления порядка чередования фаз в трехфазной сети. Этот - прибор представляет собой миниатюрный трехфазный асинхронный двигатель с кнопочным выключателем. В качестве ротора в нем используется легкий металлический диск с контрастными секторами. Прибор рассчитан на кратковременную работу (до 5-с). Для проверки маркированные выводы фазоуказателя в таком же порядке, как и у счетчика, присоединяют к выводам обмоток напряжения счетчика и, нажав кнопку, наблюдают за направлением вращения диска.* Вращение диска по стрелке указывает на правильность маркировки, а следовательно, и на правиль ное подключение обмоток напряжения. В противном случае необходимо выявить одну из возможных причин, обратного чередования фаз: неправильную маркировку (расцветка фаз) первичных цепей или ошибку в выполнении вторичных цецей трансформатора напряжения. Для выявления причин обратного чередования фаз проверяют чередование фаз на ближайшей к трансформатору напряжения сборке зажимов и повторяют прозвонку цепей напряжения. После исправления ошибки (пересоединение «крайних» фаз в первичных цепях или в цепях) трансформатора напряжения) проверку чередования фаз повторяют.
Определение правильности маркировки значительно упрощается, если от этого трансформатора напряжения питаются другие счетчики или устройства релейной защиты с заведомо проверенной правильностью включения. Тогда достаточно сфазировать с ними проверяемый счетчик.
Рассмотрим некоторые ошибки и неисправности, выявляемые при проверке цепей напряжения.
Перегорание предохранителей или отключение автоматического выключателя вследствие КЗ во вторичных цепях чаще всего происходит из-за ошибочного подключения цепей напряжения к зажимам последовательных обмоток.
Понижение или отсутствие линейного напряжения может быть вызвано различными причинами: обрыв провода или перегорание предохранителя, неисправность трансформатора напряжения, подключение к двум зажимам одноименной фазы. Конкретная причина выявляется в ре-
зультате дальнейших проверок после отключения трансформатора напряжения.
Если при измерении линейных напряжений одно, из них, обычно между крайними зажимами, будет около 173 В, то это указывает на то, что вторичная обмотка одного трансформатора напряжения вывернута по отношению к вторичной обмотке уторого трансформатора.
После исправления ошибок в схеме и устранения не
исправностей все измерения повторяют.
Проверка вторичных цепей трансформаторов тока. Для этой проверки сначала снимается векторная Диаграм- . ма токов,. т. е. определяются
значения и положения векторов токов, проходящих через последовательные обмотки счетчика, относительно векторов напряжения. Затем они со- - поставляются с ожидаемыми расположениями векторов вторичного тока, определяемыми характером первичной нагруз
ки, направлением и значением рис 16 положение вектора то- активнои и реактивной мощ- ка фазы Д в системе координат НОСтеЙ.при разных направлениях ак-
Как же должны распола- тивной и реактивной мощности гаться векторы токов на диаграмме? Разделим окружность, являющуюся областью расположения вектора тока какой-либо фазы относительно одноименного фазного напряжения, на четыре квадранта (рис. 16). Если по данному присоединению направление активной мощности неизменно, (распределительные сети, линии электроснабжения), то к счетчику активной энергии всегда подведена положительная активная мощность.
Реактивная мощность может быть как положительной, так и отрицательной. В первом случае (индуктивная нагрузка) вектор тока располагается в первом квадранте, т. е. отстает от вектора одноименного фазного напряжения на 0°<?Ф<90°. Во втором случае (при емкостной нагрузке) он располагается во втором квадранте, т. е. опережает фазное напряжение.
В разветвленных сетях направления активной и реактивной мощности могут меняться. В этих случаях устанав- • ливают по два счетчика со стопорами для каждого вида энергии. Обмотки тока каждой пары включены встречно, т, е. векторы тока в них находятся в противофазе. Поэтому к двум счетчикам всегда подведена положитель-
ная мощность (активная и реактивная соответственно), и их диски вращаются. К двум другим подведена отрицательная мощность. Их диски не вращаются, так как обратный ход застопорен. Векторы токов могут находиться в III и IV квадрантах. Отсюда следует, что для анализа векторной диаграммы, снятой на таком присоединении, необходимо получить от диспетчера энергосистемы информа-
Рис. 17. Схема внутренних соединений прибора ВАФ-85
цию о том, куда направлены активная и реактивная мощности: от шин или к шинам.
Для снятия векторных диаграмм можно использовать следующие приборы: -ваттметр, вольтамперфазоиндикатор ВАФ-85, фазометр, вейторметр Ц-50 и некоторые другие. Наиболее удобен прибор ВАФ-85, применение остальных приборов усложняет работу.
• Прибор ВАФ-85 предназначен для измерения значения и фазы переменного напряжения и тока, а также для определения чередования фаз. Значение тока может быть измерено без разрыва цепи. Схема ВАФ-85 показана на рис. 17. Он снабжен 'измерительным прибором магнитоэлектри-
ческой системы. Если переключатель В1 установить в положение «мА», измеряемый ток подается на прибор с соответствующих зажимов через согласующий трансформатор Т1 и диодные выпрямители Д1 и Д2. Если же переключатель В1 установить в положение «U, I», В2 в положение «Величина», а ВЗ—на соответствующий предел измерения, то, охватив провод с токо-м электроизмерительными клещами, можно измерить значение тока в пределах 0 210 А. Электроизмерительные клещи представляют собой трансформатор тока с разъемным магнитопроводом, первичной обмоткой которого является провод с током. Нагрузкой вторичной обмотки являются сопротивления £>3—Де с которых напряжение через диодный выпрямитель ДЗ Додается на измерительный прибор. При измерении значения и фазы напряжения оно подается на измерительный прибор ИП с зажимов * и U через сопротивления R?—Ru. Переключателем В4, рукоятка которого совмещена.с ВЗ, выбирается предел измерений.
Прибор В АФ-85 имеет фазоуказатель, который представляет собой сельсин с трехфазным статором и заторможенным ротором. Ротор можно вращать рукой с помощью лимба. В зависимости от положения лимба изменяется фаза напряжения, индуктированного в обмотке ротора, относительно напряжения питания статора сельсина. Иными словами, сельсин работает как фазорегулятор. Напряжение с обмотки ротора подается на обмотку реле Р, которое работает как механический однополупериодный выпрямитель. Через контакты реле измеряемый ток подается на ИП. Если напряжение и ток совпадают по фазе, то через ИП проходит максимальный ток. При токе и напряжении, подведенным к выпрямителю под углом 90е, показания прибора равны нулю. Таким образом, по положению лимба можно определить фазу измеряемого тока. Прибор показывает угол между вектором напряжения U^ и вектором тока или напряжения, поданными на зажимы * —I или * — U. При этом должно соблюдаться условие синхронности трехфазной системы напряжений питания статора сельсина и измеряемого'тока или напряжения (-питание от одной сети). Отметим, что в некоторых модификациях прибора вместо механического выпрямителя применен фавозависимый полупроводниковый выпрямитель. Сельсин ра-ботает также как обычный фазоуказатель, для чего надо отпустить тормоз.
На панели ВАФ-85 расположены лимб фазорегулятора, на котором нанесены деления в градусах, и кнопка ■ его тормоза, рядом — лицевая сторона измерительного при-
бора; имеющего четыре переключателя: переключатель ВЛ на два положения—измерение токов до 250 мА с разрывом цепи и измерение токов до 10 А без разрыва цепи с помощью электроизмерительных клещей; переключатель В2 также на два положения — измерение значений величин и определение фазы; сдвоенный переключатель ВЗ—В4 — для изменения пределов измерения.
В верхней части выведены зажимы А, В, С для подключения к фазорегулятору трехфазной системы напряжений. Последующие четыре зажима используются для измерения малых токов при разрыве цепи. Наконец, зажимы [/, * и / используются для измерения напряжений и токов до 10 А. К последним двум зажимам подключаются электроизмерительные клещи. - .
В практике эксплуатации зачастую возникает необходимость в расширении пределов измерений. Так, для использования ВАФ-85 в сети 0,4 кВ его подвергают следующей переделке. Последовательно с конденсаторами С1, С2, СЗ подключаются дополнительные конденсаторы СЧ, С'2, С'З по 0,05 мкФ. Они могут быть смонтированы в отдельной приставке или непосредственно в приборе и подключаться к схеме, как показано на рис. 18. Если измеряемые токи весьма малы, в рассечку испытательного зажима или испытательного блока можно включить гибкую перемычку и пропустить ее через окно электроизмерительных клещей несколько раз. Тогда действительное значение тока будет равно показанию измерительного прибора, разделенному на число проводников в клещах.
Как известно, в РУ 110 кВ и выше иногда применяются трансформаторы тока с номинальным вторичным током 1 А. Для проверки правильности включения счетчиков с такими трансформаторами тока значение и фазу тока 20— 250 мА приходится измерять во многих случаях. Для частых измерений малых токов вышеописанный способ неудобен,"и поэтому возникает необходимость повысить чувствительность ВАФ-85 по току. -
С этой целью на Углегорской ГРЭС разработана специальная приставка, представляющая собой двухкаскадный усилитель на кремниевых транзисторах.
Реконструкция, выполненная в Калининэнерго [9], заключается в следующем. Аналогичный усилитель размещается непосредственно в кожухе прибора. Усилитель имеет два источника питания. Стабилизированный источник питания, на вход которого подается НО В от цепи сельсина, размещен в кожухе прибора. Если фаза тока не измеряется, то в качестве источника может быть использована
батарея 4,5 В. Миллиамперметр для измерения малых' 46* ков с разрывом цепи исключается, а зажимы используются для присоединения электроизмерительных клещей и батареи. Переключатель пределов заменяется. В результате получаются три дополнительных предела измерения токов без разрыва цепи: 0—25, 0—100 и 0—500 мА. При измерении значения и фазы тока на этих дополнительных пределах вилка электроизмерительных клещей включается в гнезда мА, а переключатель В ставится в положение «мА» (рис. 19).
Перед снятием векторной диаграммы необходимо проверить установку нуля прибора. Для этого на зажимы А, В, С подается трехфазное питание. Клещами, обращенными в сторону прибора, охватывается провод, идущий к зажиму С. Ток в этом проводе около 0,1 А, поэтому целесообразно намотать на клещи несколько витков. Вращением лимба устанавливают стрелку прибора на нуль, при этом с риской начала отсчета должен совпасть нуль лимба. Незначительное несовпадение корректируется путем
110110~220 380~220 380Рис. 18. Схема подключения добавочных конденсаторов к ■ прибору ВАФ-85Рис. 18. Схема подключения добавочных конденсаторов к ■ прибору ВАФ-85Рис 19. Схема реконструкции прибора ВАФ-85Рис 19. Схема реконструкции прибора ВАФ-85
110
110
~220 380
~220 380
Рис. 18. Схема подключения добавочных конденсаторов к ■ прибору ВАФ-85
Рис. 18. Схема подключения добавочных конденсаторов к ■ прибору ВАФ-85
Рис 19. Схема реконструкции прибора ВАФ-85
Рис 19. Схема реконструкции прибора ВАФ-85
Рис. 26. Снятие векторной диаграмм прибором ВАФ-85
совмещения планки с риской (у приборов старого образца наносится новая риска). Значительное расхождение свидетельствует о неисправности прибора или ошибочном обозначении полярностей на вилках соединительного шланга.
Векторная диаграмма на зажимах счетчика снимается следующим образом (рис. 20). Зажимы прибора А, В, С непосредственно соединяются с зажимами обмоток напряжения счетчика в порядке -их
. - расположения слева направо. Отпускается тормоз, и по направлению вращения лимба определяется чередование фаз. Вращение лимба по часовой стрелке соответствует прямому чередованию. Затем лимб затормаживают. К выводам прибора * и / соедини
тельным шлангом подключают электроизмерительные клещи. Штыри соединительных вилок должны входить в гнезда клещей и лицевой панели прибора одноименными обозначениями. Переключатель В1 устанавливается в положение «U, Ь>, переключатель В2— в положение «Величина», переключатель ВЗ—в положение. «5А» или «1А» в зависимости от предполагаемого значения тока. Клещами охватывают провод, подключенный к началу токовой обмотки счетчика в фазе А. Сторона клещей, отмеченная *, должна быть обращена в сторону трансформаторов тока. Измеряется значение тока. Затем переключатель В2 устанавливается в положение «Фаза». Вращением лимба стрелка прибора подводится к нулю. При этом направление поворота стрелки должно быть одинаковым с направлением вращения лимба. Целесообразнее вращать лимб против часовой стрелки, фиксируя при этом подход к нулю стрелки справа со стороны шкалы. Установив стрелку на нуль, отсчитывают угол по делению лимба, совмещенному с риской. Аналогичным образом измеряют значение и угол других фаз, а также нулевого провода.
После снятия векторной диаграммы приступают к ее построению и анализу. .Сначала строят век-
торы фазных напряжений Од, Ов, Ос и вектор Одв, опережающий на 30° Од. Откладывая относительно Одв измеренные прибором углы, строят векторы тока. Угол со знаком «Инд.» откладывается по часовой стрелке, а со знаком «Емк.» против часовой стрелки. Наконец, определяют углы между одноименными векторами токов и .фазных напряжений и делают заключение о правильности включения счетчика.
Пример 4. Счетчик активной энергии установлен на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора в трехпроводной сети. Характер нагрузки емкостный. При снятии векторной диаграммы прибором ВАФ-85 получены следующие данные:
Обозначение ? АСО
Ток, А 333
Угол, градИнд.15 Емк. 105 Инд. 135
Отложив от вектора линейного напряжения Uab по часовой стрелке угол 15°, строят вектор тока 1а (рис. 21). Отложив от вектора линейного напряжения Оав угол 105° против часовой стрелки и угол 135° по часовой стрелке, строят векторы 1с и /о. Вектор Я по фазе и значению равен 1в (если за положительное направление /о принять направление от трансформатора к счетчику, что и выполняется при снятии векторной диаграммы). На векторной диаграмме токи опережают соответствующие фазные напряжения на гр=15“. Следовательно, счетчик включен правильно.
Пример 5. Счетчик активной энергии установлен на присоединений с индуктивным характером нагрузки. При снятии векторной диаграммы прибором ВАФ-85 получены- следующие данные:
Обозначение АС О (.В)
Ток. А 2,52,52,5
Угол, градИнд.55 Инд. 175 Емк. 65
Рис. 21. Векторная диаграмма К примеру 4Рис. 21. Векторная диаграмма К примеру 4Построим векторную диаграмму, как указано выше (рис. 22). Вектор 1а отстает от вектора Uа на 25°. Однако на такой же угол
Рис. 21. Векторная диаграмма К примеру 4
Рис. 21. Векторная диаграмма К примеру 4
Рйс. 22. Векторная диаграмма
К примеру 5
"'45
от (Jc отстает не /с, а /0. В то же время вектор /с завимает положение, которое должен занимать вектор /0. Отсюда делаем вывод, что провод, идущий от фазы с трансформатора тока, перепутан с нулевым проводом.'•
В примерах 4 и 5 предполагается, что проверка цепей напряжения выполнена ранее.
Для отыскания нулевого провода трансформаторов тока может быть применен следующий способ. Три провода, идущие от трансформаторов тока, закорачиваются на испытательных зажимах.
Один вывод переносного амперметра заземляется, второй поочередно подсоединяется к каждому из зажимов. После подсоединения амперметра перемычка с этого зажима каждый раз снимается, а по окончании измерения устанавливается вновь. Наличие тока указывает на то, - что к данному зажиму подключен фазный провод; отсутствие тока указывает на нулевой провод.
После выявления ошибки токовые цепи закорачивают и делают необходимые пересоединения с заменой маркировки. Затем с токовых цепей снимают закоротку и векторная диаграмма снимается заново.
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся неисправности и ошибки в токовых цепях (трансформаторы тока соединены в неполную звезду). <
Перепутана маркировка в токовых цепях, вследствие чего поменялись местами провода, идущие от трансформаторов тока. Система токов при этом остается симметричной. Принадлежность провода определенной фазе или нулю, обнаруживается при снятии векторной диаграммы (см. пример 5),
Обрыв нулевого провода. Признаки: ток в нулевом проводе отсутствует, токи в фазных проводах малы и не соответствуют нагрузке, векторная диаграмма неопределенная.
Обрыв фазного провода или вторичной обмотки трансформатора тока. Признаки: ток одной из фаз равен нулю, вектор тока другой фазы сдвинут относительно 16 на 180°. Как известно, при этом во вторичных цепях может появиться опасное напряжение, а трансформатор тока может повредиться из-за перегрёва магнитопровода. Поэтому присоединение немедленно должно быть отключено для проверки трансформаторов тока и их цепей.
Закорачивание трансформатора тока. Признаки: токи фазных и в нулевом проводах различны; сумма токов В фазном и нулевом проводах равна току другой фазы,
Вторичная обмотка одного из трансформаторов токй включена с обратной полярностью. Признаки: ток в нулевом проводе в 1,73 раза больше тока в' фазном проводе; угол между векторами 1а и 1с составляет 60".
’Упрощенные способы проверки. Если на коробке за- жимов поменять местами провода двух крайних цепей напряжения, то при симметричной нагрузке диск правильно включенного счетчика активной энергии должен остановиться (возможен небольшой ход в любую сторону).
При втором способе отсчитывается число оборотов диска счетчика активной энергии за некоторый промежуток времени (1—3 мин). Затем отсоединяется провод средней фазы цепи напряжения и снова отсчитывается число оборотов диска за тот же промежуток времени. Если счетчик включен правильно, то число оборотов уменьшится вдвое. Выводы формул вращающих моментов и векторные диаграммы для обоих случаев приведены в [6].
Оба способа являются приближенными, так как их при- менение, предполагает симметричность нагрузки, а второй способ — еще и постоянство нагрузки.
Проверка правильности включения счетчиков в установках ниже 1000 В. Если счетчик включен по схеме рис. 9,0, то в любом случае обеспечивается сопряжение одноименных фаз тока и напряжения в каждом вращающем элементе. Поэтому правильность включения счетчика может быть проверена без снятия векторной диаграммы,- При проверке измеряются фазные и линейные напряжения, а также определяется порядок чередования фаз.
Если чередование обратное, следует взаимно переключить любые два вращающих элемента и питающие их трансформаторы тока. Затем поочередно проверяют правильность направления вращения диска при воздействии на подвижную систему каждого элемента в отдельности. Проверка производится путем снятия перемычек на зажимной коробке поочередно, при этом в работе остается один вращающий элемент, а два других выводятся из работы. Отсоединение и подключение перемычек производится только при снятом напряжении..
При другом способе присоединение отключается и к каждой фазе поочередно кратковременно подключается искусственная однофазная нагрузка. Ею может служить сопротивление 40—50 Ом мощностью 200 Вт. Если счетчик включен правильно, то каждый его элемент будет вращать диск вправо. Вращение диска в противоположную сторону указывает на протекание тока в последовательной обмотке в обратном направлении. Для исправления ошиб-
кй необходимо поменять Местами провода, подключенные к данному элементу.
Если счетчик включен по схеме на рис. 9, б то необходимо снимать векторную диаграмму. При снятии векторной диаграммы на напряжении 0,4 кВ необходимо соблюдать особые меры предосторожности.
В заключение отметим, что при условии cos<p>0,5 при всех неправильных включениях счетчика его частота вращения ниже, чем при правильном включении.
СНЯТИЕ ПОКАЗАНИЙ СЧЕТЧИКОВ
Для определения -расхода электроэнергии, учитываемого универсальным трансформаторным счетчиком эд какой- либо промежуток времени, необходимо разность показаний, взятых в начале и в конце этого промежутка, умножить на пересчетный коэффициент.
Пересчетный коэффициент /гп определяется по формуле
^ = К,Ки, (24)
где Ki — коэффициент трансформации трансформаторов тока; Ки-—коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
Согласно требованию ГОСТ на съемных щитках этих счетчиков должны быть надписи «Трансформатор тока», «Трансформатор напряжения», «К...», рядом с которыми абонентом проставляются коэффициенты трансформации и пересчетный -коэффициент.
Пример 6. Определить расход электроэнергии за месяц. Показания счетчика САЗУ.=И670 1.05 0 ч. 00 мин — 2438.1; 1.06 0 ч. 00 мин — 2462,8. Счетчик включен через трансформаторы тока с Ki = 150/5 и трансформатор напряжения Ки=6000/100.
Пересчетный коэффициент
Разность показаний 2462,8—2438,1=24,7.
Расход электроэнергии за месяц
WB = 24,7-1800 = 44 460 кВт-ч.
Пересчетный коэффициент трансформаторного счетчика, у которого коэффициенты трансформации, указанные на табличке счетчика, совпадают с фактическими, равен десятичному коэффициенту. Этот коэффициент (обычно 10 или 100) проставляется на счетчике справа от последнего знака счетного устройства. Если же коэффициенты
трансформации установленных измерительных транс форматоров отличаются от указанных на табличке счетчика, то пересчетный коэффициент определяется по формуле
'Ь = ^iKy
" K"Ku
■ где К'1 и К'и—коэффициенты трансформации трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, к которым подключен счетчик; K"i и К"и— коэффициенты трансформаторов тока и напряжения, указанные на щитке счетчика.
При первой возможности в таких случаях трансформаторные счетчики подлежат замене на универсальные трансформаторные.
Пример 7. На щитке счетчика указано: трансформатор тока с 'Лг = 100/5; трансформатор напряжения с Ки=3000/100. Счетчик подключен к трансформаторам тока с Кг =200/5 и к трансформатору напряжения с Ки=6000/100. Тогда пересчетный коэффициент по (25)
200-6000-5-100
Ь« =. 5.100-100-3000 = 4‘
По показаниям счетчиков активной и реактивной энергии можно определить средневзвешенный tg ср присоединения по формуле
W=5-(26)
где Wa — количество энергии, учтенное счетчиком активной энергии за данный промежуток времени; IFP —количество энергии, учтенное счетчиком реактивной энергии за тот же период.
Пример 8., За сутки счетчик активной энергии учел расход 18 000 кВт-ч, счетчик реактивной энергии 9000 квар-ч. Тогда по (26)
9000-
tgf = 18 000 ='°’5-
Если оба счетчика имеют одинаковое передаточное число и одинаковый пересчетный коэффициент, то ^то позволяет определить значение tg ср в данный момент. Для этого необходимо за небольшой промежуток времени (30—■ 60 с) одновременно отсчитать число оборотов Пр счетчика реактивной энергии и число оборотов пп счетчика активной энергии, тогда
Ир
ig^™*(27)
При отсутствии с^етийка реактивной энергии значение tgcp может быть определено по одному счетчику активной энергии. Для этого необходимо кратковременно, на 30— 60 с, снять со счетчика напряжение фазы А и отсчитать число оборотов диска. Затем цепь напряжения фазы А восстанавливается, снимается напряжение с фазы С и отсчитывается число оборотов диска за то же время. Нагрузка при этом должна быть близка к постоянной. Если обозначить «1 большее число оборотов, а п2— меньшее, то tg <р можно определить по формуле
' *8^ = 4тт?а- (28)
Число п2 берется с отрицательным знаком при вращении диска в обратную сторону, что имеет место, если tg<p>l,73.
Пример 9. За 60 с число оборотов диска при отключении фазы А и,=33, а при отключении фазы С и2=20, тогда по (28)
tgy =tgy =1,7К(33 — 20)
tgy =
tgy =
—33 + 20=°-43-
По -счетчику активной энергии при наличии секундомера может быть определена активная мощность нагрузки присоединения в данный момент. Для этого необходймо отсчитать число- оборотов диска за промежуток времени 30—60 с. Нагрузка при этом не должна существенно изменяться. Тогда мощность нагрузки Р, кВт, определяется по формуле
l^K^j^, " (29)
где Ki и Ки— коэффициенты трансформации'трансформаторов тока и напряжения; п—отсчитанное число оборотов диска; /т— время, с; ^■=—передаточное число счетчика.
Пример 10. Счетчик с передаточным числом 1 кВт-ч=2500 оборотов диска подключен к трансформаторам тока с Ki =300/5 и к трансформатору напряжения с Аи=6000/100. Диск счетчика сделал 15 оборотов за 58 с. Активная мощность нагрузки присоединения равна по (29) -
= 1340 кВт.= 1340 кВт.. 6000-300-3600.15
= 1340 кВт.
= 1340 кВт.
Р ~ 100-5-.2500-58
НАРУШЕНИЯ УЧЕТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Для контроля правильности учета составляется баланс электроэнергии. Нарушение баланса, т. е. неравенство поступившей и израсходованной электроэнергии на -- шинах
электростанций, подстанций, в узле сети, свидетельствует о нарушении учета. Неправильный учет может быть выявлен и по другим признакам: значительное отклонение фактического удельного потребления электроэнергий (на единицу выпускаемой продукции) от норм, значительное изменение суточного расхода, несоответствие показаний счетчиков, установленных на концах линии.
Расчетный небаланс НБрасч, определяемый по показаниям счетчиков как отношение разности между приходной и расходной частями баланса к приходной части, выраженное в процентах, не должен превышать допустимого небаланса НБДОИ, т. е. .
НБпоп>НБрасч. (30)
Допустимый небаланс определяется по формуле, также в процентах к приходной части баланса [9],
НЕ1ОП = 1/ — + -^" ЮО,(31)
у «пр «расх
где 6Пр—среднее значение относительных погрешностей приходных счетчиков, отн. ед.; брасх— то же для расходных счетчиков; прасх—количество счетчиков на отходящих линиях; Ипр — количество счетчиков на вводах.
Пример 11. На понизительной подстанции имеются два силовых трансформатора 110/6 кВ и восемь линий 6 кВ. На стороне 6 кВ трансформаторов установлены счетчики класса 1,0. Суммарное поступ- .гейие электроэнергии за месяц по их показаниям 8 563 477 кВт-ч. На линиях 6 кВ установлены счетчики класса 2,0. Суммарный расход электроэнергии по их показаниям 8 456106 кВт-ч. Проверить правильность учета.
Допустимый небаланс по (31)
'-./0,01е 0,02е _-
- НБдоп = I' 2 "^ 8 " 1®^""— ^ ^ *
Расчетный небаланс
8 563 477 — 8 456 106
НБрасч = g ggg ^jj• 100 = 1,25%,
т.-е. правильность учета нарушена.
Причина нарушения учета должна быть выявлена и устранена, а допущенная ошибка в измеренном расходе электроэнергии исправлена путем внесения поправок, определенных расчетным путем.
Нарушения учета могут быть вызваны следующими причинами: несоблюдение нормальных условий работы Учетчика; неисправность счетчика; неисправность измери-
тельных трансформаторов; повышенная нагрузка измерительных трансформаторов; повышенное падение напряже- жения в цепях напряжения; неправильная схема включения счетчика; неисправность элементов вторичных цепей.
Рассмотрим эти йричины.
' Несоблюдение нормальных условий работы счетчика. При изменении чередования фаз магнитный поток одного вращающего элемента частично попадает в поле другого вращающего элемента. Поэтому в трехфазных двухдисковых счетчиках имеет место некоторое .взаимное влияние вращающих элементов, результатом которого является зависимость погрешности от чередования фаз. Счетчик регулируется и включается при прямом чередовании. Однако после ремонта силового оборудования чередование, фаз может измениться, что вызывает увеличение погрешности при малых нагрузках (порядка 1% при нагрузке 10%).
Изменение чередования фаз может оказаться незамеченным, если в состав электроприемников не входят трехфазные двигатели.
Несимметрия нагрузок в незначительной степени, влияет на погрешность счетчика. Некоторое увеличение погрешности может иметь место при отсутствии нагрузки в одной фазе, 'что практически исключается. Выравнивание нагрузок по фазам преследует цель не только уменьшить потери, но и повысить точность учета. На трехэлементный счетчик несимметрия нагрузок не оказывает влияния.
Несинусоидальная форма тока в основном определяется электроприемниками с нелинейной характеристикой. К ним, в частности, относятся газоразрядные лампы, выпрямительные установки, сварочные агрегаты и др. Измерение электроэнергии при наличии высших гармоник производится с погрешностью, знак которой может быть как положительным, так и отрицательным. Для оценки точности учета в таких случаях необходимо измерить коэффициент гармоник (коэффициент линейных искажений). Техника измерений и исследований несинусоидальных токов приведена в [7]. Если потребитель с нелинейной нагрузкой питается от мощной энергосистемы, то напряжение практически синусоидально и счетчик учитывает энергию только основной частоты. В большинстве случаев правильность учета сохраняется.
■ При отклонении частоты на 1 Гн погрешность счетчика может достигать 0,5%. В современных энергосистемах номинальная частота поддерживается с большой точностью, и вопрос влияния частоты не имеет значения,
Существенное изменение погрешности счетчика возникает при отклонении напряжения от номинального более чем на 10%. Обычно приходится считаться с влиянием пониженного напряжения. При нагрузке счетчика менее 30% снижение напряжения приводит к изменению погрешности в отрицательную сторону из-за ослабления действия компенсатора трения. При нагрузках более 30% снижение напряжения приводит к изменению погрешности' уже в положительную сторону. Это происходит из-за уменьшения тормозящего действия рабочего потока цепи напряжения. Иногда счетчики с номинальным напряжением 380/220 В устанавливают в сети 220/127 или даже 100 В. Этого делать нельзя по вы
Рис. 23. Нагрузочная характери-Рис. 23. Нагрузочная характери-шеуказанным причинам. Еще раз напомним, что номинальное напряжение счетчика должно соответствовать фактическому.
Рис. 23. Нагрузочная характери-
Рис. 23. Нагрузочная характери-
Погрешность счетчика
зависит от тока -нагрузки, стика счетчика •
Диск счетчика начинает
вращаться при нагрузке 0,5—1%. Однако в области нагрузок до 5% счетчик работает неустойчиво. В диапазоне 5—10% счетчик работает с положительной погрешностью, объясняемой перекомпенсацией (компенсационный момент превышает момент трения). При - дальнейшем увеличении нагрузки до 20% погрешность.
счетчика становится отрицательной из^за изменения магнитной проницаемости стали при малых токах последовательной обмотки. С наименьшей погрешностью счетчик работает в пределах от 20 до 100% нагрузки. Перегрузка счетчика до 120% приводит к возникновению отрицательной погрешности из-за эффекта торможения диска рабочими потоками. Эти погрешности регламентируются ГОСТ [1]. При дальнейшей перегрузке отрицательная погрешность резко возрастает (рис. 23).
Что же касается погрешности трансформатора тока, то-
она зависит от первичного тока нагрузки в значительно' меньшей степени. Практически приходится считаться с погрешностью в области нагрузок менее 5—10 и более 120%.
Требования ПУЭ к коэффициенту трансформации трансформатора тока изложены в § 5. Для правильной оценки нагрузки необходимо снять несколько суточных графиков; (в различные дни недели и времена года).
Из требований ПУЭ вытекает, что удовлетворительная- точность учета электроэнергии может быть достигнута,.
если максимальная нагрузка превосходит минимальную не более чем в 22 раза (ПО—5%). Однако у таких потребителей, как одно- и двухсменные предприятия, сельское хозяйство, жилые дома и ряд других, нагрузка может колебаться в более широких пределах. В этих случаях должен быть разработан правильный режим работы силового оборудования, предусматривающий его экономичную загрузку. Это приведет и к повышению точности учета.
Если же применены счетчики прямого включения, то в таких случаях необходимо пользоваться перегрузочными счетчиками. При максимальном токе, значение которого указано на табличке, погрешность такого счетчика остается в допустимых пределах.
Изменение коэффициента мощности в пределах 0,7— 1 не оказывает существенного влияния на погрешность счетчика. Электроустановки с более низким коэффициентом мощности не могут считаться удовлетворительными.
При изменении температуры окружающей среды в большинстве случаев приходится считаться с влиянием отрицательной температуры. При отрицательной температуре около —15° С недоучет энергии может достигать 2— 3%. Рост отрицательной погрешности объясняется, в основном, изменением магнитной проницаемости тормозного магнита. При более низких температурах в счетчиках, имеющих смазку опор, может произойти сгущение смазки. Тогда при нагрузке менее 50% погрешность счетчика резко возрастет.
Для избежания влияния внешних магнитных полей счетчик не следует устанавливать вблизи сварочных агрегатов, мощных токопроводов и других источников значительных магнитных полей.
На точность учета влияет положение счетчика. Ось счетчика должна быть строго вертикальной. Отклонение более чем на 3° вносит дополнительную погрешность из-за изменения момента трения в опорах. Положение счетчика и плоскости, на которой он установлен, проверяется по трем координатным осям.
Неисправность счетчика может возникнуть внезапно под влиянием резко неблагоприятных воздействий. К ним могут относиться удары и сотрясения, длительные перегрузки, КЗ на присоединении, грозовые и коммутационные перенапряжения.
Счетчик также может постепенно переходить в неисправное состояние до истечения межремонтного срока. В результате преждевременного износа, вызванного неблагоприятными условиями эксплуатации, появляются раз лич-
ные дефекты: коррозия постоянного магнита, сердечников электромагнитов и других металлических частей; износ опор; засорение зазоров, в которых вращаются диски; сгущение смазки; ослабление крепления магнита и других деталей.
Все неисправности счетчика обычно приводят к таким последствиям: остановка подвижной системы, завышенная погрешность, неправильная работа счетного механизма, самоход.
При неподвижном диске следует проверить наличие напряжения всех фаз на зажимах счетчика и значение тока в последовательных обмотках. Затем снимается векторная диаграмма. Если все измерения не выявили причину, то она кроется в неисправности счетчика.
Если имеются подозрения на большую погрешность счетчика, то необходимо произвести его контрольную поверку на месте установки. Поверка может производиться либо контрольным счетчиком, либо ваттметрами и секундомером. Применение образцового счетчика дает большую точность измерений. Однако ввиду того, что выпуск образцовых переносных счетчиков промышленностью пока не освоен, повсеместно применяется метод ваттметра и секундомера. Применение этого метода возможно лишь в тех случаях, когда нагрузка неизменна во время измерений, либо она изменяется незначительно (±5%). Нагрузка-должна быть не менее 10% номинальной. Если эти условия невыполнимы, счетчик следует снять и проверить его в лабораторных условиях.
Для контрольной поверки счетчика необходимо иметь механический секундомер и образцовые однофазные ваттметры класса 0,2 или 0,1 или трехфазный класса 0,2 или 0,5. Ваттметрами класса 0,2 можно поверять - счетчики класса 2 и менее точные. Метрологические требования при этом будут удовлетворены. Применяя те же ваттметры для поверки счетчиков класса 1, необходимо вносить поправки, учитывающие погрешность образцовых приборов. Иногда включаются также два амперметра и два или три вольтметра. '
Приборы включаются, как показано на рис. 24. Подключать их следует к зажимам переходной коробки или сборки зажимов. До начала измерений вычисляются постоянная счетчика С по формуле (9) и цена деления ваттметра cw по формуле
nw ’
.К трансформаторам—]——- К счетчику.К трансформаторам—]——- К счетчикуX трансформа- ***К счетчикуторам напряженияX трансформа- ***К счетчикуторам напряжения?Рис. 24. Схема включения измерительных приборов для контрольной «поверки счетчика?Рис. 24. Схема включения измерительных приборов для контрольной «поверки счетчика
.К трансформаторам
—]——- К счетчику
.К трансформаторам
—]——- К счетчику
X трансформа- ***К счетчику
торам напряжения
X трансформа- ***К счетчику
торам напряжения
?Рис. 24. Схема включения измерительных приборов для контрольной «поверки счетчика
?Рис. 24. Схема включения измерительных приборов для контрольной «поверки счетчика
где Iw, Uw — пределы измерения ваттметра по току и на- -пряжеяию; nw — число делений шкалы.
Поверку выполняют два человека. Один из них пуска- -ет секундомер при появлении красной черты в окошке счетчика, отсчитывает заданное число оборотов и, остановив секундомер, определяет время t. Число оборотов выбира- эот обычно кратным 20 и таким, чтобы время замера было не менее 1 мин. Второй человек через равные интервалы времени фиксирует и записывает показания ватт-метров (не менее 10 измерений). По данным этих измерений определяется среднее арифметическое показание каждого ваттметра Pi Ср и Р^ Ср, по которым можно определить «среднюю суммарную мощность нагрузки
(33)(33)-^ср(^1 ср “Ь ^2 ср) ^ W
(33)
(33)
Далее находится нормальное время
, CNр ‘'ср
Нормальное время счетчика — это время, за которое «счетчик совершил бы заданное число оборотов при отсутствии погрешности.
Зная нормальное время tH и фактическое время t, можно определить погрешность счетчика по формуле
д^^^Ю0%.(35)
Пример 12. Определить погрешность счетчика САЗУ класса 2,0 ■-с номинальными параметрами 3x5 А; 3X100 В; 1 кВт-ч=2500 оборотов диска. У контрольного ваттметра пределы 150 В, 5 А; число делений шкалы 150. Счетчик сделал 20 оборотов за 99,4 с.
■ За это время средние показания приборов в делениях шкалы! Д1ср=23; Р$СР=38; /(=/2=2,2 А; €/==100 В.
Постоянная счетчика по (9)
1000-36С0„Вт-С
С “ 2500“ 1440 об "
Цена деления ваттметра по (32)
_ 5-150 Вт _cw — 150дел '
Средняя мощность нагрузки по (33)
Рср = (23 + 38) 5 = 305 Вт.
Коэффициент мощности по (7)
305„
cos у = —————7= = 0,9.
Y 100-2,2 у 3
Нормальное время счетчика при данной нагрузке по (34)1440-20
<н — 305 —94,4 с.
Погрешность счетчика по (35)
94,4 = 99,4 _А = д^ ^100 = •— 5,3% ,
т. е. погрешность превышает допустимую, и счетчик подлежит замене.
Необходимо помнить, что таким образом определяется только погрешность счетчика, а не полная погрешность _ измерения электроэнергии. Последняя может быть определена, если образцовые приборы будут включены через образцовые измерительные трансформаторы.
Применение комплектного испытательного устройства КИУ-14, разработанного в Челябэнерго, позволяет повы- * сить точность поверки и значительно снижает трудозатраты. Устройство КИУ-14 состоит из смонтированных в одном корпусе контрольного счетчика и блока отсчета импульсов. В качестве контрольного использован счетчик типа САЗУ-И681 (3X5 А; 3X100 В), отрегулированный с точностью класса 0,5. Обороты диска контрольного счетчика автоматически фиксируются-блоком отсчета на электромеханическом счетчике импульсов типа МЭС-54. Питание блока отсчета импульсов осуществляется от источника 100 В через раздельный трансформатор.
Поверка этой установкой может производиться одним поверителем. Контрольный счетчик подключается к поверяемому последовательно в цепь тока и параллельно в Цепь напряжения. Блок отсчета запускается на время, за
которое поверяемый счетчик сделает полное число оборотов (10, 20 или 40 в зависимости от нагрузки), отсчитываемое поверителем. В зависимости от количества импульсов МЭС-54 по таблице находятся погрешности поверяемого счетчика. Таблица составлена для счетчиков на 1000, . 1750, 2000 и 2500 оборотов диска.
Описанные выше измерения, в сущности, определяют частоту вращения диска. Возможны, однако, случаи, когда частота вращения отрегулирована правильно и тем не менее показания счетчика неверны. Причинами этого могут явиться механическая неисправность счетного механизма, ошибки при его сборке и др. Проверить полностью работу всего счетного механизма на месте установки весьма затруднительно. Такая проверка может быть проведена в лабораторных условиях. У работающего счетчика можно проверить передаточное число счетного механизма следующим приемом. Если передаточное число счетчика 1 кВт- ч=2500 оборотов диска и последнее цифровое окошко отделено запятой, то, следовательно, при 2500 оборотах диска последний ролик счетного механизма должен сделать один оборот, а при 250 оборотах диска этот ролик должен передвинуться на одну цифру.
Самоход счетчика приводит к завышенным показаниям, если нагрузка в какие-то периоды времени отсутствует. Проверить счетчик на отсутствие самохода можно путем отсоединения последовательных обмоток от предварительно закороченных токовых цепей.
Целесообразно подсоединить к поверяемому контрольный счетчик на сутки или больший срок. В качестве контрольного используют обычный счетчик, отрегулированный в классе 0,5. Такая поверка позволяет выявить любые неисправности счетчика, включая неисправность счетного механизма.
Неисправность измерительных трансформаторов. Характерный признак повреждения трансформатора тока — ■несоответствие вторичного тока первичному (/г^Л/^г)- Однако такое же значительное уменьшение вторичного тока может возникнуть и при неисправностях и ошибках в схеме. Поэтому проверке подлежит как трансформатор тока, так и его цепи.
Выявить поврежденный трансформатор тока можно по следующему характерному признаку: вторичный ток при сопротивлении вторичных цепей, близком к нулю (обмотка закорочена на сборке зажимов), значительно больше, чем вторичный ток при фактическом сопротивлении.
Повреждение трансформатора напряжения вызывает перегорание одного или нескольких предохранителей на стороне высшего напряжения, после чего вторичное напряжение на отключенной фазе исчезает или снижается.
Повышенная нагрузка измерительных трансформаторов, превышающая допустимую для данного класса точности, вносит дополнительную отрицательную погрешность (недоучет). Определить нагрузку вторичных обмоток можно вышеприведенным расчетным путем либо экспериментально. Для опытного определения нагрузки измеряют одновременно токи и напряжения во вторичных цепях. Измерения могут быть проведены как под рабочим током и напряжением, так и на отключенном присоединении с подачей напряжения от постороннего источника. Снизить нагрузку вторичной обмотки трансформатора тока можно путем увеличения сечения жил кабелей в токовых цепях и путем исключения из этих цепей дополнительной аппаратуры.
Для снижения нагрузки и снижения погрешности трансформатора напряжения нагрузку следует распределить по возможности так, чтобы токи во всех фазах были одинаковы.
Нагрузку трансформаторов напряжения, соединенных' в открытый треугольник, целесообразно распределить следующим образом. На напряжение (/са нагрузка не подключается. Она по возможности равномерно распределяется между напряжениями Uab и Ubc.
Необходимо проверить возможность снижения нагрузки путем исключения дополнительной аппаратуры в цепях напряжения, а также проверить падение напряжения в проводах, соединяющих трансформатор напряжения со счетчиком. .
Повышенное падение напряжения в проводах, соединяющих трансформатор напряжения со счетчиком, приводит к .увеличению отрицательной погрешности. Практически это может иметь место, если длина провода превышает 15 м. Падение напряжения может быть определено опытным путем. Для этой цели пригоден вольтметр переменного тока, обладающий большим внутренним сопротивлением (1— 10 кОм/B). Вольтметр подключается к концам жилы (рис. 25). Измерение потери напряжения, как разности линейных напряжений на концах кабеля не может дать достоверных результатов. Большая ошибка будет внесена погрешностью вольтметров, неодновременностью отсчета и прочими причинами.
Для уменьшения падения напряжения необходимо увеличить сечение жил кабеля. В отдельных случаях приходится питать счетчики не от общих «шинок напряжения», а прокладывать к ним отдельный кабель.
Хорошие результаты для уменьшения падения напряжения в проводах, соединяющих трансформатор напряжения и счетчик, дает емкостная компенсация индуктивности
Рис. 25. Измерение падения'напряжения в жиле контрольного кабеля: / — сборка зажимов трансформатора напряжения; // — сборка зажимов цепей учета; III — резервная жила
Рис. 26. Схема подключения компенсирующих конденсаторов в цепи трансформатора напряжения
обмоток напряжения счетчика. Емкостная компенсация применяется для снижения потребления параллельных обмоток счетчиков путем увеличения их коэффициента мощности. Это достигается тем, что параллельно каждой обмотке напряжения подключается конденсатор емкостью 1—1,5 мкФ (рис. 26). Таким образом, индуктивное сопротивление обмотки компенсируется емкостным сопротивлением конденсатора. В результате cos<p трансформатора напряжения возрастает до 0,8—0,9, полная мощность его нагрузки снижается в 2,5—3 раза. Точность измерения электроэнергии повышается за счет уменьшения падения напряжения, как в обмотке трансформатора напряжения, так и в соединительных проводах. Кроме того, уменьша-
ется и угловая погрешность трансформатора напряжения, так как cos<p приближается к номинальному (0,8).
Если счетчики удалены друг от друга, конденсаторы целесообразно устанавливать отдельно для каждого счетчика. При централизованном размещении счетчиков достаточно установить батарею конденсаторов.
Неправильная схема включения счетчика может иметь место в двух случаях: если во время первоначальной проверки была допущена ошибка (или такая проверка вообще ранее не выполнялась) и если в процессе эксплуатации в схему вносились изменения. Поэтому во всех случаях нарушения 'учета правильность включения необходимо про. верить заново..
К неисправностям элементов вторичных цепей относятся обрыв цепи напряжения или сгорание предохранителя на одной фазе, обрыв последовательной цепи.
В большинстве случаев неисправности приводят к бездействию одного вращающего элемента. Неисправности легко выявляются путем измерений токов и напряжений на зажимах счетчика.
СЧЕТЧИКИ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Для расчета с промышленными потребителями по действующим тарифам, стимулирующим рациональное расходование электроэнергии, а также для других целей применяются счетчики специального назначения. Ниже дается" краткое описание таких наиболее распространенных счетчиков.
Счетчики с указанием максимума нагрузки. В настоящее время для промышленных^ потребителей применяется двухставочный тариф на электроэнергию, состоящий из ставки за каждый потребленный киловатт-час электроэнергии и ставки за каждый киловатт наибольшей мощности нагрузки потребителя во время суточного максимума энергосистемы. Такая система оплаты стимулирует рациональный режим работы электроприемников й способствует снижению пиковых нагрузок энергосистемы.
Для расчетов с потребителем по такому тарифу служат специальные счетчики, снабженные указателем мак- :имума нагрузки. В настоящее время наиболее распространены счетчики фирмы «Ганц-Прибор» (ВНР) с указа- ■ 1лем максимальной нагрузки и контактными часами. Часы снабжены электроприводом, осуществляющим автоматическую подзаводку пружины, и имеют две пары контактов Первая пара управляется вращающимся диском.
Этот диск имеет шкалу, разделенную на 24 ч, и делает один оборот за 1 сут. Время замыкания и размыкания этих контактов устанавливается по началу и окончанию утреннего и вечернего максимумов энергосистемы.
Вторая пара контактов замыкается на заданный промежуток времени (15 или 30 мин). Затем происходят их ■ размыкание и последующее мгновенное замыкание на тот же промежуток. Циклы повторяются непрерывно.
Ведущая стрелка указателя максимума нагрузки счетчика, отклонение которой пропорционально средневзвешенной мощности за заданный интервал времени (например за 30 мин), связана с осью вращения через систему передач. Сцепление и расцепление этих передач производит электромагнит, который подключен к цепям напряжения через обе пары контактов. В течение 30 мин электромагнит притянут и стрелка движется, перемещаясь за это время на угол отклонения, пропорциональный средней мощности. При обесточении и повторном втягивании электромагнита стрелка под действием пружины возвращается на нуль и перемещается повторно. Эти циклы повторяются до истечения времени прохождения максимума.
С ведущей стрелкой связана буксирная (указывающая) стрелка, фиксирующая показание ведущей стрелки за первый получасовой интервал. Если за следующий интер- ■ вал нагрузка не увеличится, положение буксирной стрелки не изменится. Если же произойдет увеличение нагрузки, ведущая стрелка передвинет буксирную на больший угол. Таким образом, положение буксирной стрелки будет соответствовать средневзвешенной за получасовой интервал максимальной мощности потребителя в часы максимума энергосистемы. Получасовой интервал необходим, чтобы указатель максимума не отмечал кратковременных (толчковых) нагрузок. Буксирная стрелка может быть возвращена на нуль- при помощи кнопки, которая пломбируется. Схема включения счетчика и контактных часов приведена на рис. 27.
■ Телеизмерительные счетчики. Телеизмерительные счетчики снабжены датчиком импульсов, преобразующим показания счетного механизма в передаваемые на расстояние импульсы постоянного тока. В обозначении типа такого счетчика ставится буква «Д». Например, САЗ-И670Д. Приемником сигнала датчика импульсов может быть электромеханический счетчик импульсов или входные устройства вычислительной машины. .
В настоящее время возникла необходимость автоматически суммировать расходы активной и реактивной энергии, 66 .
потребляемой по отдельным линиям крупным промышленным предприятием. Это дает возможность производить расчеты по двухставочному тарифу с заявленным максимумом, а также получать наиболее полную информацию о
Рис. 27. Схема включения счетчика с указателем максимальной нагруз- ки контактными часами:Рис. 27. Схема включения счетчика с указателем максимальной нагруз- ки контактными часами:Р— обмотка реле, включающего указатель максимума; КМ — контакты мгновенного разрыва, работающие каждые 30 мнн в течение прохождения максимума нагрузки; КП — контакты периода максимума нагрузки энергосистемы (2—4 ч); Д — двигатель подзавода пружины часовР— обмотка реле, включающего указатель максимума; КМ — контакты мгновенного разрыва, работающие каждые 30 мнн в течение прохождения максимума нагрузки; КП — контакты периода максимума нагрузки энергосистемы (2—4 ч); Д — двигатель подзавода пружины часов
Рис. 27. Схема включения счетчика с указателем максимальной нагруз- ки контактными часами:
Рис. 27. Схема включения счетчика с указателем максимальной нагруз- ки контактными часами:
Р— обмотка реле, включающего указатель максимума; КМ — контакты мгновенного разрыва, работающие каждые 30 мнн в течение прохождения максимума нагрузки; КП — контакты периода максимума нагрузки энергосистемы (2—4 ч); Д — двигатель подзавода пружины часов
Р— обмотка реле, включающего указатель максимума; КМ — контакты мгновенного разрыва, работающие каждые 30 мнн в течение прохождения максимума нагрузки; КП — контакты периода максимума нагрузки энергосистемы (2—4 ч); Д — двигатель подзавода пружины часов
режиме потребления электроэнергии. Для этих целей в настоящее время выпускается автоматизированная информационно-измерительная. система контроля и учета электроэнергии ИИСЭ 1-48. К ней через каналы связи может быть подключено до 48 телеизмерительных счетчиков.
Датчик импульсов / телеизмерительного счетчика (рис. 28) представляет собой генератор с управляемой
3’
67
обратной связью, собранный, на транзисторе МП-41 (ПП). Все элементы схемы, кроме трансформатора обратной связи (Тр), расположены с наружной стороны цоколя счетчика вблизи счетного механизма. Он имеет ферритовый сердечник с двумя обмотками ^wl и ^^ в прорези которого вращается диск с двумя диаметрально противоположными вырезами.
Вращение передается диску передачей от счетного механизма.
В некоторых модификациях вместо диска вращается латунный флажок, укрепленный на оси подвижной системы. Когда флажок находится вне зазора трансформатора, генератор находится в возбужденном состоянии и по линии связи проходит ток, постоянная составляющая которого имеет значение порядка 10 мА. При введенном в зазор флажке из-за изменения индукции происходит срыв генерации и ток уменьшается до 0,8 мА. Таким образом, генератор работает как ключ, обеспечивая коммутацию цепи источника питания напряжением постоянного тока порядка 12 В, причем число импульсов пропорционально числу оборотов диска.•-
К зажимам датчика импульсов подключается двухпроводная линия связи Л длиной до 3 км с ■ сопротивлением не более 190 Ом/км и емкостью не более 0,1 мкФ/км. Источник питания подключается к той же линии связи со стороны приемника III последовательно с ним.
Счетчик потерь. Для разработки и внедрения мероприятий по снижению потерь электроэнергии в линиях и трансформаторах возникает необходимость в измерении этих потерь. На первый взгляд, задача может быть решена путем установки счетчиков с обеих сторон линии или трансформатора. Разность расходов электроэнергии, измеренных счетчиками, и будет равна искомой величине. Однако практически определить потери таким путем оказывается невозможным из-за того, что они соизмеримы с погрешностью счетчиков.
Поэтому измерение потерь обычно осуществляется специальными счетчиками потерь (амперквадратчасов). Такой счетчик измеряет потери в одной фазе, что при равномерной нагрузке составляет треть полных потерь. Потери в одной фазе выражаются формулой
LW^ = №,т. е. пропорциональны квадрату тока, активному сопротив-лению (линии или трансформатора) и времени. Следова-тельно, обмотки вращающего элемента счетчика потерь
[олжны быть выполнены таким образом, чтобы вращающий момент был пропорционален квадрату тока. Для этого через обе обмотки счетчика должен проходить ток, пропорциональный току нагрузки.
Поскольку счетчики потерь промышленность не выпускает, в некоторых энергосистемах организовано их изготовление путем переделки обычных счетчиков.
' На рис. 29 изображена схема соединений и включения счетчика потерь, разработанного в Белглав-
Рис. 29. Схема соединений и включения счетчика амперквадратчасов
энерго на базе двухэлементного трехфазного счетчика. Вращающий момент в счетчике создается одним элементом, состоящим только из токовых обмоток. Обмотка напряжения w4 второго элемента служит для создания компенсационного момента. Токовая обмотка wT наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм. На каркас катушки напряжения тем же проводом наматывается обмот ка, состоящая из двух секций w2 и w3.
При эксплуатации счетчиков потерь необходимо иметь в виду две существенные особенности, связанные с квадратичной зависимостью от тока:
показания счетчика умножаются не на коэффициент трансформации трансформатора тока Ki, а на К2г, проверку и регулировку счетчика начинают при нагрузке 10%.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ СЧЕТЧИКОВ
Работы по установке и эксплуатационному обслуживанию счетчиков электроэнергии выполняет, как правило,, специализированный персонал. С точки зрения техники безопасности эти работы имеют некоторую специфику.
Работы выполняются на различных объектах, большая часть счетчиков находится в электроустановках потребителей. На некоторых объектах имеется электротехнический персонал, который может осуществить организационные и технические мероприятия по безопасному выполнению, работ. На объектах с небольшой двигательной нагрузкой (мастерские, школы, больницы, административные здания, предприятия торговли, общественного питания и пр.) такой персонал зачастую отсутствует. В этом случае производитель работ должен сам выбрать и выполнить все организационные и технические мероприятия, необходимые и достаточные для безопасного проведения работы. Поэтому ему необходимо знать схему электроснабжения объекта правила оперативных переключений, устройство различных электроустановок в целом.
Установка или замена счетчика в большинстве случаев выполняется без перерыва электроснабжения потребителя. Необходимые измерения при наладке учета и определении погрешности производятся на работающем счетчике. В электроустановках напряжением ниже 1000 В такие работы относятся к категории «без снятия напряжения».
Расстояния между токоведущими частями в зажимной коробке счетчика значительно меньше, чем в каких бы • то ни было других устройствах. Малы также и расстояния до заземленных деталей. Поэтому, работая на счетчике, необходимо с максимальной тщательностью соблюдать действующие правила и требования, применять исправный инструмент, приспособления, защитные средства. В противном случае возникает опасность электротравматизма. В практике эксплуатации счетчиков имели место случаи ожогов электрической дугой из-за КЗ в цепях учета (большей частью на зажимах счетчика).
Особую опасность представляют счетчики старых типов И-43, И-45, ИТ, ТЧ. Их зажимные коробки имеют по бокам металлические планки с резьбой под крепежные винты. Планки соединены с металлическим цоколем счетчика и расположены очень близко к крайним зажимам. ■ Защитные средства, применяемые в работе, включают указатели напряжения однополюсные (на принципе протекания емкостного тока) и двухполюсные для установок до 1000 В (на принципе протекания активного тока), диэлектрические перчатки, диэлектрические подставки и коврики, изолирующие колпачки, плакаты. •
Указатели напряжения защищаются изолирующим покрытием, щупы должны выступать не более чем на 2 мм.
Категорически запрещается вместо указателя напряжения пользоваться контрольной лампой.
Диэлектрическим ковриком или подставкой необходимо пользоваться при всех видах работ. На работающем должна быть одежда с длинными рукавами, застегнутыми у кистей рук, а такжедоловной убор.
Диэлектрическе перчатки и защитные очки применяют в электроустановках ниже 1000 В для выполнения работ без снятия напряжения, а также при ‘ постановке и снятии предохранителей и проверке отсутствия напряжения. Изолирующие прокладки и ограждения применяют в установках до 1000 В'для ограждения близко расположенных токоведущих частей, а также для предотвращения ошибочного или случайного включения коммутационных аппаратов.
Изолирующий колпачок представляет собой отрезок хлорвиниловой трубки, заваренный с одной стороны. При замене счетчика он надевается на отсоединенный провод. .
В комплект инструмента входят набор отверток, кусачки, плоскогубцы, .нож. Целесообразно иметь электрический фонарь. Рукоятки инструмента должны иметь изоляционное покрытие. Стержни отверток изолируются, причем лезвие должно выступать не более чем на 3— 5 мм. Инструмент и защитные средства должны быть проверены и испытаны в соответствии с действующими правилами.
Соединительные провода к измерительным приборам также должны отвечать ряду требований. Следует применять только медные многожильные (гибкие) провода с надежной изоляцией, без счалок. Сечение провода не менее 2,5 мм2 для цепей тока и не менее 1,5 мм2 для цепей напряжения. Один конец провода снабжается наконечником для надежного подсоединения к прибору, другой — в- зависимости от назначения — таким же наконечником или щупом с длиной неизолированного острия не более 2 мм.
Работу по замене счетчика без отключения присоединения целесообразно выполнять в следующем порядке:
закорачивание вторичных цепей трансформатора тока на зажимах переходной коробки или сборки зажимов. После закорачивания необходимо убедиться в том, что диск счетчика остановился;
этключение цепей напряжения на зажимах переходной коробки или сборки зажимов;
снятие крышки зажимной коробки счетчика и проверка отсутствия напряжения на зажимах. Отсутствие напря-
жения проверяется на всех зажимах относительно «земли» и между зажимами обмоток напряжения;
отсоединение проводов от токовых обмоток. Если при этом наблюдается искрение, то вторичная обмотка транс-форматора тока разомкнута. В этом случае провод немедленно подсоединяется на место. Дальнейшая работа прекращается до выяснения ошибки;
отсоединение проводов от зажимов обмотки напряжения;
снятие счетчика.
Установка счетчика, подсоединение проводов и восстановление схемы выполняются в обратной последовательности. Ввиду того, что не исключена возможность ошибочного подсоединения, рекомендуется проверить .омметром отсутствие замыканий между цепями тока и напряжения.
Приложение 1- Основные параметры трехфазных электросчетчиков
Техническая характеристика
X
X
X
d
X
X от
£
X
X
б
X
&
X
5 о
Класс точности
Номинальные напряжения, В
Номинальные токи, А Чувствительность, % Номинальная частота вращения диска, об/мин
Потребление пени напряжения, Вт
Размеры, мм
Масса, кг
2,0 127,220,380
20, 30, 50
0,5
1,5
2,0 127,220, 380 20,30,50
0,5
1,5
3,0 127,220, 380
20, 30, 50
1,0
3,0
2,0 100.127,
220, 380 5***, 10
0,5
24
1,5
2,0 100, 127, 220 , 380
1, 5
0,5
21
1,5
2,0
220, 380
5^:, 10 0,5
27,5
1,5
2,0
220, 380
0,5
27,5
1,5
2,0 100*, 127, 220, 380 5®**, 10
1,0
27,5
3,0
2,0
100, 127,
220, 380
1, 5
1,0
27,5
3.0
165 x 294x121
3,7 |3,7
173x282x134
2,7|2.7
173 х 282 х 131
3,2|3,2
173x282x134
3,2 I 3,2
Техническая характеристика
X от
So X
от
X
б
X
о
X
о
So X
>,
Ри
X
X
9 О
X
X
б
X
X
Класс точности
Поминальные напряжения, В
Номинальные токи, А
1,0 100^,127 220, 380
10 ’
1,0 100, 127, 220, 380
1, 5
1,0
220, 380
5***, 10
1,0
220, 380
5
1,5
100®, 220 , 380
5м*, 10
1,5
100, 220
1, 5
0,5V
100*,
220, 380
5»»**
0,5 100s*, 220, 380
I, 5
1,0 100, 220, 380
5, 10
1.0
100, 220, 380
1, 5
1.0 220, 380
5***, 10
1,0
220, 380
5
Продолжение приложения I
Техническая характеристика
о
>>
3
о
S
о
3
Чувствительность, %
Номинальная частота вращения диска, об/мин
Потребление цепи напряжения, Вт
Размеры, мм
Масса, кг
0,5
20
0,5 20
0,5 20
183x3
5,0 |
0,5
20
0x128
5,0
0,5
20
183x3
5,0 (
0,5
20
0x128
5,0
0,4
2,0
0,4
2,0
0.5
2,0
о,б
2,0
0,5
165 х
3,6
0,5
82x13
3,6
183x3 0x128
4,3 | 4,3
183x 3’0x132,5
4,3(4,3
165 x282x130
2,9, 2,9
Приложение 2. Потребление мощности электроприборами,подключенными к измерительным трансформаторам
Прибор
Тип
Потребляемая мощность цепей, В-А,
Примечание .
тока
напряжения
Амперметр
Э-30
10
Амперметр
Э-377, Э-378
0,1
—
—
Вольтметр
Э-377, Э-378
—
2,0
Вольтметр
Э-31, Э-34.
4,8
Фазометр
Д-300
5
10
Ваттметры и варметры
Д-335, Д-323, Д-ЗОЭ,
I
2,0
—-
реле тока
Л-305
При минимальной
Реле тока
ЭТ-521/ Ю
0,15
—
уставке
Реле тока
ЭТ-521/20
0,25
—
То же
PT-40/10, рТ-40/20
0,5
—,
Реле тока
РТ-сО/ЕО
0,8
—
иIt
реле напряжения
РН-54
-—
1,0
„ м
Реле тока
РТ-80
ю
—.
„ и
Реле мощности
РБМ-171
10
40
Реле частоты
ИВЧ-3
—
10
-—.
Реле времени
ЭВ-23Е
—
15
При подтянутом
РП-25
якоре
Реле промежуточное
——
8
—
реле сопротивления
КРС-Ш
4,5
20
На фазу
Реле сопротивления
крс-131
7
-0
То же
Реле сопротивления
КРС-132
5
40
« и
Устройстро
КРБ-125
20
ИW
Блок питания
БПН-1002
25
—■
Приложение 3. Номинальные сопротивления нагрузки обмоток
класса 0,5 трансформаторов тока с номинальным вторичным током 5 А
Тнп трансформатора тока
Zh, Ом
ТПЛ-10, ТПЛ-10К, ТПЛУ-10, ТПОЛ-10, ТВЛМ-10, ТЛК-10, ТЛШ-10, ТПЛМ-10, тлм-ю, тол-ю
0,4
ТПФМ-10, ТПФМУД-10.
0,6
ТПШЛ- 0, ТШЛ-10, ТШЛ-10К, ТШЛП-10, Т1ПЛП-10К, ТПОФ-10, ТПОФУ-Ю, ТПОЛ-20, ТПОЛ-35, ТПОФ-20, ТФНД-ПОМ-П
0,8
ТШВ-15, ТШЛ-20, ТПШФА-20, ТПШФ-20 (/1вом <600 А), ТФНД-ЗЗТ, ТФНД-35М ТФНР-35, ТФНУД-35М, ТФН-66СТ, ТФНУ-661 Т, ТФНД-ПОМ
1,2
(1ном<600 А) ТФНУ-132СТ, ТФНД-220 (/1ноы < 2000 А), ТФНУ-220ТС
-
ТПШФ-20 (/1НОМ = 6000 А), ТФН-35М, ТФКН-330
2
ТФНД-220 (ZIHOM = 3000 А)
3
ТФНД-ПОМ (/11|ом > 750 А)
4
Приложение 4. Основные параметрытрансформаторов напряжения отечественного производства
Тип
Номинальное напряжение обмоток, кВ
Номинальная мощность, В-А, для классов точности
Ч Л
К §
С
£ X
и *, к ■
%
вн
НН (основной )
НН (до- полни- тель- ной)
0,2
0,5
1
3
НОС-0,5
0,38
0,1
—
—
25
50
100
200
4,4
НОС-О 5
0,5
0,1
—
25
50
100
200
4,2
НОМ-6
3
0 I
—
—
30
50
150
240
3,58
НОМ-6
6
0,1
—
—
50
75
200
400
6,15
НОМ-10
10
0,1
—
75
150
300
640
6,4
НОМ-15
13,8
0,1
—
—
75
150
300
640
3,6
НОМ-15
16,75
0,1
—
—
75
150
300
640
4,63
НОМ-15
18
0,1
—-
—
75
150
300
640
4,5
НОМ-35
35
0 1
—
—
150
250
600
1200
3,87
НОЛ. 08-6
6
0,1
30
50
75
200
400
3,47
НОЛ. 08-10
10
0,1
50
75
150
300
640
4,95
НТС-0,5
0,38
0,1
—
50
75
200
400
3,76
НТС-0,5
0,5
0,1
—
50
75
200
400
3,76
НТМК-6-48
3
0,1
—
50
75
200
/00
2,98
НТМК-6-48
6
0,1
—
—
-75
150
300
640
3,92
ИТМК-10
10
0,1
—
120
200
500
960
3,07
НТМИ-6
3
0,1
0,1/3
—
^ЕО
75
200
-00
3,01
НтМЙ-6
6
0,1
0,1/3
—
75
150
300
640
5,23
НТМИ-10
10
0,1
0,1/3
—
120
200
500
960
5
НТМИ-18
13,8
0,1
0,1/3
—
120
200
500
960
4,08
НТМИ-18
15,75
0,1
0.1/3
—
120
200
500
960
4,32
НТМИ-18
18
0,1
0,1/3
—
120
200
500
960
4,32
ЗНОЛ. 09-6
6/Уз"
од/Уз"
0,1/3**
30
50
75
200
400
3,55
ЗНОЛ. 09-10
ю/Уз"
0,1,Уз"
0.1/3**
50
75
150
'300
640
4,8
ЗНОЛ. 06-6
6/Уз"
ол/Уз"
0,1/3**
30
50
75
200
400
3,55
ЗНОЛ. 06-10
ю/Уз"
од/Уз"
0,1/3»»
50
75
150
300
640
4,8
ЗНОЛ. 06-15
13,8/Уз"
о,1,Уз"
0,1/3”
СО
75
150
300
640
5,12
ЗНОЛ. 06-15
15,75/Уз"
од/Уз"
0,1/3*®
50
75
150
300
640
5,12
ЗНОЛ. 06-20
18/Уз"
0,1/Уз"
0,1/3**
50
75
150
300
640
5,02
ЗНОЛ. 06-20
20/Уй"
о,1/Уз"
0,1/3**
50
75
150
300
640
5,02
ЗНОЛ. 06-24
24/Уз"
од/Уз"
0,1/3**
50
75
150
300
640
5,03
ЗНОМ-15-72
6/Уз"
о,1/Уз"
0,1/3
—
50
75
200
400
3/2
ЗНОМ-15-2
ю/Уз"
о,1/Уз"
0,1/3
—
75
150
300
640
4,63
ЗНОМ-15-72
13,8/У3~
од/Уз"
0,1/3
60
90
150
300
640
-1,57-
ЗНОМ-15-72
15,75/УЗ"
од/Уз
0,1/3
60
90
150
300
640
5,1
ЗНОМ-20
18/1^3
о,1/Уз"
0.1/3
60
90
150
300
640
5,6
ЗНОМ-20
20/Уз"
0,1/УЗ”
0.1/3
—
75
150
300
640
5,25
ЗНОМ-24
24/УГ
од/Уз"
0,1/3
—
150
250
600
980
4,4
ЗНОМ-35-65
35/Уз"
о,1/Уз“
0,1/3
—
150
250
600
1200
6
ИКФ-ЦО-57
по/Уз"
о,1/Уз~
0,1
- -
400
.600
1200
2000
4,05
Продолжение прилож. 4
Тип
Номинальное напряжение обмоток, кВ
Номинальная мощность. В-А, для классов точности
8
ё
а О к
и * “к 1
%
вы
НН (основной)
НН (дополни- тельной)
0,2
0,5
1
3
ПКФ-110-5В**
66/У Г
о,1/Уз”
0,1/3
—
400
ООО
1200
2000
3,55
НКФ-ПО-ВВ*®*
по/Уз”
од/УГ
0,1/3
—
400
600
1200
2000
•1,43
НКФ-220-58
1Г0/НТ
ол/кТ
0,1
—
400
соо
1200
2000
3,83
НКФ-220-58
220/ Уз”
о,1/Уз”
0,1
—
400
600
1200
2000
4,13
ЦКф-330
ззо/Уз”
о,1/Уз”
0,1
—
400
600
1200
2000
4,35
НКФ-400
/оо/уТ”
ол/Уз"
0,1
—
—
500
1000
2000
5,45
НКФ-SOO
500/Уз"
о,1/Уз”
ол
—.
500
1000
2000
4,48
НДЕ-500****
500/Уз”
0,1/Уз"
0,1
—
300
500
1000"
1200
1,9
НДЕ-750”»
750/ УЗ~
0.1/Г'З”
0,1
—
300
500
1000
1200
1,9
* Приведены значения nR, %, между обмотками ВИ и НН (основной), отнесенные к максимальной мощности.
*3: Может быть выполнена на 0,1 кВ (например, для использования в цепях управления возбуждением генераторов).
*** Предназначены для сетей с изолированной нейтралью.
*з:д;» и^ %* соответствует активному сопротивлению (индуктивное компенсируется емкостью делителя напряжения).
Примечание. Мощность, указанная для трансформаторов напряжения типов ЗНОЛ, ЗНОМ, МКФ и НДЕ, является суммарной мощностью основной и дополнительной вторичных обмоток.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ГОСТ 6570-75. Счетчики электрические активной и реактивной энергии индукционные.
Правила устройства электроустановок(ПУЭ-76).— 5-еизд.
Разд. I. Общие правила. Гл. 1.1—I.7.— М.: Энергоиздат, 1982.
Вавин В. Н. Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи,— М.: Энергия, 1977.— 104 с.
Рыбаков Б. А. Расширение возможности измерений прибором В АФ-85.— Энергетик, 1979, № 10, с. 27—28.
Головкин П. И. Энергосистема и потребители электрической энергии.— М.: Энергия, 1979.— 368 с.
Минин Г. П. Измерение электроэнергии.— М.: Энергия, 1974.— 104 с.
Минин Г. П. Несииусоидальные токи и их измерение.?— М.: Энергия, 1979.— 112 с.
Шилоносов М. А. Электролаборатория промышленного предприятия и ремонт приборов.— М.: Машиностроение, 1972.
Временная инструкция по расчету и анализу потерь электроэнергии в электрических сетях энергосистем, 1975.
СОДЕРЖАНИЙ
Предисловие . . .3
Принцип действия и устройство индукционных счетчиков ..........5
Классификация и технические характеристики счетчиков . ..,... ... 12
Конструкция счетчика ...15
Схемы включения счетчиков ....19
Измерительные трансформаторы в цепях учета . 24
Установка и подключение счетчиков...33
Наладка цепей учета на отключенной установке . 38
Проверка правильности включения счетчика на действующем присоединении ..... 40
Снятие показаний счетчиков ... .52
Нарушения учета электроэнергии54
Счетчики специального назначения . ...65
Техника безопасности при эксплуатации счетчиков 69
Приложения 73,75, 76
Список литературы . -80
ИОСИФ ИЗРАИЛЕВИЧ ТРУБ
Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках
Редактор Г. П. Минин
Редактор издательства И. А. Сморчкова
Обложка художника Т. Н. Хромовой
Технический редактор Л. В. Изгаршева
Корректор В. В. Севостьянова
ИБ № 2981
Сдано в набор S9.ll.82. Подписано в печать 31.01.83. Т 05909 Формат 84Х108'/з: Бумага типографская № 2. Гарнитура литературная. Печать высокая. Усл. печ. л. 4,20. Усл. кр.-отт. 4.41. Уч.-изд. л. 4.5. Тираж 35 000 чкз. Заказ 434,3123 Цена 25 к.
Энергоатомиздат, 113114, Москва, М-114, Шлюзовая наб., 10
Набрано в Московской типографии № 13 ПО «Периодика» ВО «Союз- полиграфпром» Государственного комитета СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
107005, Москва, Б-5, Денисовский пер., дом 30.
Отпечатано н ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени Первой Образцовой типографии имени. А. А. Жданова Союзполиграфпрома прн Государственном комитете СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли.
Москва, М-54, Валовая, 28.
УВАЖАЕМЫЕ ЧИТАТЕЛИ!
Эпергоатомиздат предлагает Вашему вниманию книги из серии «Библиотека электромонтера», готовящиеся к изданию в 1983 г.
Андриевский Е. Н. Секционирование и резервирование сельских электросетей. —6 л., ил.-— (Промышленность селу).
Азбукин Ю. И. Повышение эффективности эксплуатации турбогенераторов.—5 л., ил.
Мандрыкин С. А. Ремонт электродвигателей.—2-е изд., перераб. и доп.—5 л., ил.
Филатов А. А. Ликвидация аварий в главных схемах электрических соединений станций и подстанций.—6 л., ил.
Бажанов С. А. Маслонаполненные трансформаторы тока.—5 л., ил.
Голубев М. Л. Защита вторичных цепей от коротких замыканий.—4,5 л., ил.
Малышев А. И. Наладка и эксплуатация каналов телемеханики по ВЛ.—5 л., ил.
Юриков П. А. Защита линий электропередачи от грозовых перенапряжений.—5 л., ил.
Резинский С. Р., Евзеров И. X., Лабков- ский В. С. Преобразователи на тиристорных блоках БВП для электроприводов постоянного тока.—6 л., ил.
Белоцерковец В. В., Боязный Я. М. Малая механизация электромонтажных работ.—5 л., ил.
Коптев А. А. Приемка зданий и сооружений под монтаж электрооборудования.—6 л., ил.
ЪМ пл
w№Wjbitiem.'n<W)tlA«
** То же, но первичное напряжение 0,38; 0,5; 0,66; 3; 6; 10; 35, 75; 110, 154; 220 330; 500; 750 кВ.
*♦♦ При включении с трансформаторами тока первичный номинальный ток 10; 20; 30; 40; 50; 75 А и 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1.5; 2.0 кА.
*•** То же. но первичный ток 10; 20; 30; 40; 50; 75 А И ОД; 0,15; 0,2; 0,3; 0,4; 0,6; 0.8; 1,0; 1,5; 2,0; 3.0; 8,0; 10,0 кА-
V Дополнительные погрешности прн cos<p=l и 0,057НОМ±1,5%; при cos<p=l и (ОД Ч-1,2) 1Н0М ±0,5%; при cos<p=0,5 и 0,1/нОМ±1,5%; при cos <р=0,5 и (0,2~ 1,2) /ном ±0,8%.
VI Счетчики с индексом еД» снабжены датчиками импульсов для преобразования показаний счетного механизма в электрические импульсы и передачи их на расстояние. Напряжение питания датчиков 12,6 В; ток сигнала датчика 10 мА ток покоя .0,8 мА; сопротивление нагрузки датчика 1 кОм; потребление мощности 0,15 Вт.
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Основана в 1959 г.
Выпуск 553
И. И. ТРУБ
ОБСЛУЖИВАНИЕ ИНДУКЦИОННЫХ СЧЕТЧИКОВ
И ЦЕПЕЙ УЧЕТА
В ЭЛЕКТРО
УСТАНОВКАХ
МОСКВА ЭНЕРГОАТОМИЗД АТ 1983
ББК 31.78
Т77
УДК 621.317.385.08
Редакционная коллегия:
Андриевский В. Н., Бажанов С. А., Зайцев Ю. В., Комаров Д. Т., Ларионов В. П., Мусаэлян Э. С., Розанов С. П., Семенов В. А., Смирнов А.Д., Трифонов А. Н., Устинов П. И.' Филатов А. А.
Труб И. И.
Т77 Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках. — 2-е изд., перераб. и доп.— М.: Энергоатомиздат,1983.—80 с.,ил.—
(Б-ка электромонтера; Вып. 553)
25 к.
Рассмотрены вопросы эксплуатации индукционных счетчиков электроэнергии в промышленных электроустановках. Приведено устройство индукционных счетчиков новых типов, схемы их включения. Даны практические рекомендации по монтажу н иаладке схем учета электроэнергии. Описаны конструкции счетчиков специальных типов. Первое издание вышло в 1972 г. Во втором издании учтены новые ГОСТ, ПУЭ и другие нормативные материалы.
Для электромонтеров и мастеров, обслуживающих устройства учета электроэнергии..
ттББК 31.786112.1.081ББК 31.786112.1.0812302050000-313
т
т
ББК 31.78
6112.1.081
ББК 31.78
6112.1.081
051(01)-831,083