Содержание
Основной целью учета является получение достоверной информации о количестве отпущенной и потребленной электроэнергии (величине мощности) для решения финансовых расчетов за электроэнергию и мощность, определения и прогнозирования технико-экономических показателей потребления электроэнергии предприятием, обеспечения энергосбережения и организации электропотребления. Различают коммерческий, используемый для финансовых расчетов (с определенными требованиями по местам установки средств учета, их типам, классам точности и периодичности снятия показаний), и технический учет электроэнергии в целях организации по подразделениям электропотребления и энергосбережения на предприятии.
Средства учета электроэнергии
Средства учета электроэнергии — это устройства, обеспечивающие измерение и учет; к ним относятся: счетчики электрической энергии (активной и реактивной); измерительные трансформаторы тока и напряжения; телеметрические датчики; информационно-измерительные системы и их линии связи. Измерительным комплексом средств учета электроэнергии называется совокупность соединенных между собой по установленной схеме устройств. Совокупность измерительных комплексов, установленных на одном объекте (например, на предприятии), называется системой учета электроэнергии.
Самым распространенным видом электроизмерительных приборов являются счетчики активной и реактивной энергии.
Различают счетчики непосредственного включения в сеть и счетчики, предназначенные для подключения к измерительным трансформаторов тока и напряжения. В последнем случае показания счетчика умножают на расчетный коэффициент Кр, равный произведению соответствующих коэффициентов трансформации: Ар = К,Ки. Есть счетчики, заранее отградуированные для работы с конкретными измерительными трансформаторами, которые указаны на их табличке. Такие счетчики называются трансформаторными; пересчет их показаний не требуется.
В качестве расчетных приборов учета используют однофазные и трехфазные счетчики двух типов: индукционные и статические (электронные). В индукционном счетчике имеется подвижный диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем токопроводящих катушек. В электронном счетчике переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.
Счетный механизм представляет собой электромеханическое или электронное устройство, содержит запоминающее устройство и дисплей. В последние годы повсеместно идет переход с индукционных счетчиков на электронные, обеспечивающие более высокую точность, возможность хранения и передачи данных, меньшую вероятность вмешательства в работу прибора в целях искажения его показаний. Электронный счетчик может быть многотарифным, если в нем есть набор счетных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Использование таких счетчиков дает потребителю возможность выбора тарифа, дифференцированного по времени суток.
Все счетчики электроэнергии включаются по типовым схемам, в которых для правильной работы счетного механизма и во избежание хищений необходимо соблюдать полярность выводов: генераторные зажимы подключают к источнику питания, нагрузочные зажимы — к цепи тока нагрузки.
Система учета электроэнергии должна быть защищена от воздействия электромагнитных полей (сверх установленных техническими условиями), механических повреждений и несанкционированного доступа. На счетчиках устанавливают два типа пломб: заводские пломбы на креплении кожухов, не допускающие проникновение внутрь механизма счетчика, и пломбы организации (субъекта электроэнергетики), с которой осуществляются финансовые расчеты.
Счетчики активной энергии изготавливают следующих классов точности (обозначает наибольшую относительную погрешность в процентах): индукционные — 0,5; 1,0; 2,0 и 2,5; электронные — 1; 2; 0,2S; 0,5S. Требования к классу точности определяют в зависимости от цели и места установки системы учета; ряд требований определены в правовых и нормативных документах. Рынок электроэнергии предъявляет повышенные требования к точности приборов учета.
На розничных рынках электроэнергии должны использоваться приборы учета следующих классов точности:
- для потребителей, присоединенная мощность которых не превышает 750 кВ • А (в том числе граждан), — 2,0 и выше; более 750 кВ • А — 1,0 и выше.
- При подключении новых потребителей до 750 кВ • А или замене приборов учета классы точности следует повышать до 1,0 на напряжении до 35 кВ и до 0,5S на напряжении ПО кВ и выше.
- Потребители с присоединенной мощностью более 750 кВА обязаны устанавливать приборы учета, позволяющие измерять почасовые объемы потребления электрической энергии, класса точности 0,5S и выше, в том числе включенные в состав автоматизированной измерительной системы коммерческого учета с хранением и передачей данных на вышестоящие уровни.
Если расчетный прибор учета расположен не на границе балансовой принадлежности электрических сетей, то объем отпущенной потребителю электроэнергии обычно корректируется с учетом величины нормативных потерь электрической энергии, возникающих на участке сети от границы до места установки прибора учета. Величина нормативных потерь определяется в соответствии с методикой выполнения измерений, согласовываемой сторонами. Возможно применение приборов учета, в которых заложены соответствующие алгоритмы определения потерь, тогда их показания используют для расчетов.
Снижение затрат на потребление электроэнергии
Снижение производственных затрат на энергоресурсы затрат реализуется направлениями технической политики предприятия, заключающейся в снижении стоимости потребленной электроэнергии и повышении эффективности ее использования. Потребители как субъекты оптового или розничных рынков электроэнергии организуют прогнозирование расходов электроэнергии и графиков нагрузки на различные временные интервалы (от года до минут), рассматривая регулирование своей нагрузки.
Для оптимизации затрат предприятию следует переносить часть нагрузки на другие временные интервалы — полупиковые и ночные.
Считая, что годовое А(А = Рмах Тмах) и суточное Ас (Ас = 24Рс) электропотребление не зависят от регулирования (энергия для функционирования предприятия W const), можно организовать перераспределение потребляемой энергии в течении суток. Для этого на суточном графике нагрузки предприятия выделяют:
- ночную зону Рн;
- дневную зону, равную средней нагрузке Рс;
- утренний РУ(таХ) и вечерний Рв(тах) максимумы, совпадающие с временем прохождения максимума в энергосистеме (при этом Рс
Прибор учета электрической энергии — специальный прибор, предназначенный для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока. Принцип работы электросчётчика зависит от типа конструкции самого прибора.
Так, в электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика. Магнитное поле вихревых токов взаимодействует с магнитным полем катушки счётчика. В электрическом счетчике электронного типа переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.
Классификация счетчиков электроэнергии
3. Гибридные счётчики электроэнергии – редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим вычислительным устройством.
Индукционные и электронные приборы учета электроэнергии
Счётчик электрической энергии (электрический счётчик) — прибор для измерения расхода электроэнергии переменного или постоянного тока (обычно в кВт·ч или А·ч).
Содержание
История [ править | править код ]
История создания счётчиков связана с изобретениями электротехнических устройств XIX века. Самые разные исследователи независимо и беспрестанно изучали электромагнетизм, внося собственную лепту в создание и последующее развитие счётчиков электроэнергии. Вот лишь некоторые этапы продолжительного пути развития. Всплеск теоретических открытий в области явлений, устанавливающих связь между магнитными и электрическими свойствами вещества, уже в 1-й половине XIX века.
Во второй половине XIX века к авторам теоретических трудов присоединились практики. В течение непродолжительного периода времени были изобретены гидротурбина, счётчик, трансформатор тока, электродвигатель, динамо-машина, электрическая лампа. Как считали первооткрыватели, само время дарило просветление, позволяя почти в одно и то же время свершаться схожим открытиям в противоположных концах света. В этом был, к примеру, уверен создатель индукционного электрического счётчика Отто Титус Блати, венгр по происхождению, который также являлся соизобретателем трансформатора. Аньош Йедлик и Вернер фон Сименс, каждый в своё время, придумали динамо-машину. Что, в свою очередь, позволило превратить электричество в коммерческий продукт массового спроса. Развитие систем освещения потребовало применения устройств измерения и стандартизации учёта электроэнергии.
Развитие систем передачи электроэнергии по пути создания систем высокого напряжения тормозилось главным недостатком цепей постоянного тока — невозможностью преобразования одного уровня напряжения в другой. И давний спор сторонников распределительных сетей постоянного и переменного тока окончательно решился в пользу последних; этому также способствовало изобретение трансформатора (1885 год). Попытки решить задачу учёта электрической энергии переменного тока привели к целому ряду открытий. Созданию индукционных счётчиков электроэнергии предшествовало обнаружение эффекта вращающегося магнитного поля (Никола Тесла — 1883 год, Галилео Феррарис [1] — 1885 год, Оливер Шелленбергер — 1888 год). Первый счётчик электроэнергии для переменного тока разработан Оливером Б. Шелленбергером в 1888 году. Уже в 1889 году запатентован «Электрический счётчик для переменных токов» венгра Отто Титуц Блати (для компании «Ganz»). А в 1894 году Шелленбергер по заказу компании Westinghouse создал индукционный счётчик ватт-часов. Счётчик ватт-часов активной энергии переменного тока типа «А» появился в 1899 году, создатель Людвиг Гутман. Был дан старт непрерывным усовершенствованиям индукционных счётчиков электроэнергии. Счётчики, берущие начало от счётчика Блати и индукционных счётчиков Феррариса, вследствие великолепной надёжности и малой себестоимости, до сих пор массово изготовляются, именно с их помощью производят большую часть измерений электроэнергии.
Устройство трёхфазного индукционного электросчётчика
Трёхфазный электронный многотарифный электросчётчик с ЖК-дисплеем
Трёхфазный электронный однотарифный электросчётчик с механическим индикатором, установливаемый на DIN-рейку
Счётчики электроэнергии, включённые с АСКУЭ (особенностью таких счётчиков является подключение дополнительного кабеля для передачи данных)
Однофазный двухтарифный электронный электросчётчик с ЖК-дисплеем
Принцип работы [ править | править код ]
Для учёта активной электроэнергии переменного тока служат индукционные одно- и трёхфазные приборы, для учёта расхода электроэнергии постоянного тока (электрический транспорт, электрифицированная железная дорога) — электродинамические счётчики. Число оборотов подвижной части прибора, пропорциональное количеству электроэнергии, регистрируется счётным механизмом.
В электрическом счётчике индукционной системы подвижная часть (алюминиевый диск) вращается во время потребления электроэнергии, расход которой определяется по показаниям счётного механизма. Диск вращается за счёт вихревых токов, наводимых в нём магнитным полем катушки счётчика, — вихревые токи взаимодействуют с магнитным полем постоянного магнита счётчика.
Устройство счётчика подобно устройству асинхронного двигателя, вращающий момент которого должен быть пропорционален мощности потребителя. Поэтому вращающееся поле счётчика создаётся двумя магнитными потоками, из которых один пропорционален напряжению потребителя, а другой — его току. Счётчик имеет две обмотки. Одна из обмоток присоединяется непосредственно к сети, а по другой пропускается ток потребителя. Так как диск вращается относительно поля постоянного магнита, то в нём будет индуктироваться ток, величина которого будет тем больше, чем больше скорость вращения диска. Этот ток всегда направлен таким образом, что стремится затормозить диск, и он может быть уподоблен механической нагрузке асинхронного двигателя. Но эта «нагрузка» не может остановить диска, так как при уменьшении числа оборотов будет уменьшаться тормозящее усилие. В итоге устанавливается равновесие между вращающим моментом (он пропорционален мощности потребителя) и тормозящим моментом (он пропорционален скорости вращения диска).
Следовательно, скорость вращения будет пропорциональна произведению силы тока I <displaystyle I> 
В электрическом счётчике электронного типа переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально измеряемой активной энергии.
Виды и типы [ править | править код ]
Счетчики электроэнергии можно классифицировать по типу измеряемых величин, типу подключения и по типу конструкции, электрические счётчики различаются между собой максимальной и рабочей пропускной мощностью. [2]
По типу подключения все счётчики разделяют на приборы прямого включения в силовую цепь и приборы трансформаторного включения, подключаемые к силовой цепи через специальные измерительные трансформаторы.
По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 220 В, 50 Гц) и трехфазные (380 В, 50 Гц). Все современные электронные трёхфазные счётчики поддерживают однофазный учёт.
Также существуют трёхфазные счётчики на напряжение 100 В, которые применяются только с трансформаторами напряжения и тока в высоковольтных (напряжением выше 660 В) цепях.
По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество оборотов диска в этом случае прямо пропорционально потреблённой электроэнергии.
Индукционные (механические) счётчики электроэнергии постепенно заменяются электронными счётчиками из-за отдельных недостатков: отсутствие дистанционного автоматического снятия показаний, однотарифный учёт, невысокий класс точности (как правило 2.0, реже 1.0), плохая защита от краж электроэнергии, значительные габариты и масса по сравнению с современными электронными приборами. Вместе с тем, индукционные счётчики обладают высокой надёжностью и хорошо подходят для квартир с низким энергопотреблением.
Электронным (статическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором переменный ток и напряжение воздействуют на твердотельные (электронные) элементы для создания на выходе импульсов, число которых пропорционально потребляемой мощности. Измерение активной энергии такими электросчетчиками основано на преобразовании значения мощности в частоту следования электрических импульсов, которые поступают на счётный механизм. Этот механизм представляет собой электромеханическое (имеет преимущество в областях с холодным климатом, при условии установки прибора на улице) или электронное устройство, содержащее как запоминающее устройство, так и дисплей. Электронные счётчики хорошо подходят для квартир с высоким энергопотреблением и для предприятий.
Основными достоинствами электронных электросчетчиков является возможность учёта электроэнергии по дифференцированным тарифам (одно-, двух- и более тарифный), то есть возможность запоминать и показывать количество использованной электроэнергии в зависимости от запрограммированных периодов времени, многотарифный учёт достигается за счёт набора счётных механизмов, каждый из которых работает в установленные интервалы времени, соответствующие различным тарифам. Электронные электросчетчики имеют больший межповерочный период (4-16 лет) и класс точности (от 1.0 до 0.2)
Гибридные счётчики электроэнергии — редко используемый промежуточный вариант с цифровым интерфейсом, измерительной частью индукционного или электронного типа, механическим отсчётным устройством.
