Счетчики электрической энергии переменного тока

Лекция 8. Счетчики электрической энергии переменного тока

1 Основные термины и определения

Счётчики электрической энергии – это интегрирующие приборы, предназначенные для измерения энергии переменного или постоянного тока. Наибольшее распространение в настоящее время получили счётчики переменного тока индукционной системы и электронные счётчики.

Основные технические характеристики счётчиков переменного тока:

·  Номинальный ток (среднее квадратическое значение) I_НОМ;

·  Максимальный ток I_MAX (среднее квадратическое значение) – максимально допустимое значение тока при котором погрешность измерения счетчика не превышает предельно допустимое значение по его паспортным данным;

Номинальное напряжение (среднее квадратическое значение) U_НОМ – значение тока, являющееся исходным при установлении требований к счетчику;

Номинальная частота F_НОМ – значение тока, являющееся исходным при установлении требований к счетчику;

·  Передаточное число A, которое обозначает число оборотов диска или число импульсов на единицу измеряемой энергии. Например, А = 1250 об / кВт·ч.

Номинальные значения соответствуют минимальной погрешности измерения и оптимальному режиму работы счётчиков.

 Иногда вместо передаточного числа указывается номинальная частота вращения диска n_ном  при номинальной мощности нагрузки P_НОМ:

n_НОМ = A·P_НОМ,                                                                                      (1.1)

например, если

I_НОМ = 5 А, U_НОМ=220 В,  А = 1250 оборотам,

n_НОМ = 220·5·1250 / (1000·60) = 23 об / мин.

Прочность изоляции электрических цепей счётчика проверяется:

·  на корпус – 2 кВ;

·  между цепями – 0.6 кВ, или 2·U_НОМ, если U_НОМ превышает 300 В.

В зависимости от способа включения в сеть счётчики делятся на:

·  прямоточные (счётчики непосредственного включения); 

·  трансформаторные;

·  универсальные.

Прямоточные счётчики включаются без помощи масштабных преобразователей (измерительных трансформаторов). Трансформаторные счётчики используются совместно с конкретными измерительными трансформаторами. Для них указываются коэффициенты трансформации, например,

                                                            3*1000/5 А; 3*6000/100 В,                                                         (1.2)

или множительный коэффициент К_СЧ = (1000/5) · (6000/100) =12000.

Универсальные счётчики (универсальные трансформаторные счётчики) могут включаться через измерительные трансформаторы с любыми параметрами. При установке этих счётчиков на их лицевой стороне размещается щиток, на котором должны быть нанесены надписи: «№ (счетчика)»; «Тр-р тока (коэффициент трансформации)»; «Тр-р напряжения (коэффициент трансформации)»; «К_СЧ (множительный коэффициент, равный произведению коэффициентов трансформации).

2 Метрологические характеристики счётчиков

Погрешности измерений счётчиков нормируются классом точности k, который в процентах обозначает долю, составляющую величину погрешности от измеряемого значения. Пределы допускаемой систематической относительной погрешности d счётчиков указаны в таблицах 2.1, 2.2.

Значения погрешнности счётчиков активной энергии                                         Таблица 2.1

Ток, % от IНОМ	cos j	d, %, не более
		Для классов точности
		0,5	1,0	2,0	2,5
5-10	1,0	±1,0	±2,0	±2,5	-
10-20	0,5-1,0 (индук.)	±(2,1-1,6·cos j)	±(3,0-2·cos j)	±(3,0-cos j)	±3,5
20-120	0,5-1,0 (индук.)	±(1,1-0,6·cos j)	±1,0	±2,0	±(5,5-3·cos j)

Значения погрешности счётчиков реактивной энергии                                       Таблица 2.2

Ток, % от IНОМ	sin j	d, %, не более
		Для классов точности
		1,5	2,0	3,0
5-10	1,0	±2,5	±3,0	±4,0
10-20	0,5-1,0 (инд., ёмк.)	±(3,5-2·sin j)	±(4,0-2·sin j)	±(5,0-2·sin j)
20-120	0,5-1,0 (инд., ёмк.)	±1,5	±2,0	±3,0

Для электронных счётчиков переменного тока d = ± k при мощности нагрузки, лежащей в пределах от 0,2 P_НОМ до максимальной. При значениях мощности нагрузки P от 0,01P_НОМ  до 0,2P_НОМ

                                                         d = ± k ((0,9 + (0,02 P_НОМ/ P)).                                                      (2.1)

Самоход – это движение диска счётчика (изменение показаний) под действием напряжения, поданного на зажимы параллельной цепи, при отсутствии тока в последовательной цепи. У индукционных счётчиков диск не должен сделать более одного оборота в течение 10 мин при напряжении на параллельных обмотках, равном 110% от U_НОМ. В электронных счётчиках время проверки отсутствия самохода равно одному часу при напряжении, равном 120% от U_НОМ.

Порог чувствительности S – отношение минимального тока, вызывающего непрерывное вращение диска или непрерывную подачу импульсов на счётный механизм, к I_НОМ при U_НОМ и коэффициенте мощности, равном 1. Электронные счётчики должны иметь порог чувствительности, равный S = 0,25 k P_НОМ. Значения S для индукционных счётчиков приведены в таблице 2.3.

Величина порога чувствительности                                               Таблица 2.3

Поверка счётчиков производится методами: ваттметра-секундомера, образцового счётчика, длительных испытаний (контрольной станции). Автоматизированная (ускоренная) поверка счётчика производится на установках ЦУ6800, К68001.

2.1 Расчет порога чувствительности электронного счётчика

Нижний порог мощности нагрузки, ниже которого электрическая энергия счетчиком может не учитываться (порог чувствительности) для трехфазного счетчика, рассчитывается по формуле:                                               

где:

 k - класс точности счетчика, выраженный в %;

cosj - коэффициент мощности, принимается cosj = 1;

K_TT ,  K_TH  - коэффициенты трансформации измерительных преобразователей тока и напряжения;

U_HOM , I_HOM    - номинальные значения напряжения (линейного между фазами в вольтах) и тока (в амперах) в счетчике при симметричной нагрузке;

 - коэффициент, учитывающий трехфазное включение и симметричную нагрузку;

10^-3 - коэффициент, переводящий Вт в кВт;

W_ПЧ  выражается в кВт.

2.2 Расчет диапазона мощности нагрузки электронного счётчика

 Диапазон мощности подключаемой нагрузки, для которого нормируется предел допускаемой погрешности, определяется следующим образом:

где:

W_MIN  и W_MAX  - минимальная и максимальная  границы диапазона мощности нагрузки, выраженные в МВт;

U_HOM , I_HOM - номинальные значения напряжения (линейного между фазами в вольтах) и тока (в амперах) в счетчике при симметричной нагрузке;

Принимается cosj =1;

K_TT ,  K_TH  - коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов тока и напряжения;

  - коэффициент, учитывающий трехфазное включение и симметричную нагрузку;

10^-6 - коэффициент, переводящий Вт в МВт;

     

где: