Учет электроэнергии с трансформаторами тока

Счетчики электроэнергии до 100 А подключаются прямо к сети, при снабжении коммерческих объектов и больших предприятий дополнительно устанавливаются преобразователи напряжения и электротока. При расчетах за потраченную электроэнергию необходимо знать, как проводится подсчет эл. энергии через трансформаторы тока конкретной модели.

Виды и правила выбора преобразователя электротока

Трансформаторное оборудование, снижающее электроток (ТТ), классифицируется по различным характеристикам, в том числе коэффициенту преобразования. Это оборудование требуется, если объект потребляет мощности, которые в несколько раз превышают возможности обычного узла.

ТТ преобразует ток до уровня, позволяющего подключить для контроля обычные электросчетчики на одну или три фазы и создать систему защиты линии.

Классификация

По способу монтажа

ТТ по такому принципу делятся на:

  • опорные (устанавливаемые на поверхности);
  • проходные (прикрепленные к шинопроводу);
  • шинные (прикрепленные к шине);
  • встроенные в системы силового электротока;
  • разъемные (установленные на кабелях).

По типу изоляции

Трансформатор электротока может быть:

  • с эпоксидной смолой или специальным лаком;
  • в пластиковом корпусе;
  • с твердой изоляцией из фарфора, бакелита. твердого пластика;
  • с вязким составом (маслом);
  • наполненные газом;
  • с масляно-бумажной изоляцией.

Какие параметры учитывать

Для расчета показаний электросчетчика с трансформаторами тока важен коэффициент трансформации. Он может быть одноступенчатый или каскадный (многоступенчатый). Последний вид ТТ отличается наличием нескольких вторичных обмоток и большим количеством витков в первичной обмотке.

Основное условие при выборе преобразователя – электроток вторичной обмотки должен быть такой же или меньше электротока, для которого предназначен электросчетчик.

Нежелательно покупать ТТ со слишком высоким уровнем трансформации. При подобном выборе придется устанавливать счетчик на приемный вход. Более популярны преобразователи с одним коэффициентом, не меняющие показание во время эксплуатации. При их использовании проблема, как считаются показания счетчика электроэнергии, подключенного через трансформаторы тока, решается проще.

Расчет электроэнергии по счетчику с трансформаторами тока можно провести только в том случае, если известен коэффициент трансформации. Он должен быть указан в техдокументации, с которой продавался ТТ, и на корпусе. При подозрениях на неточности в отображаемых цифрах коэффициент можно посчитать самостоятельно.

Чтобы рассчитать коэффициент, необходимо подключить преобразователь к электротоку, создающему короткое замыкание во вторичной обмотке, и измерить, сколько ампер в ней.

Коэффициент трансформации – соотношение значений поданного электротока и проходящего во вторичной обмотке.

Например, если короткое замыкание вызвали 150 А, на вторичной обмотке 5 А, действительный коэффициент 30. Это более точное значение, чем номинальное, которое определяется по номинальному электротоку первичной и вторичной обмотки. Результат расчета показаний электросчетчика с трансформаторами тока более точный.

Расчет показаний счетчика непрямого подключения

ТТ устанавливаются в сети, потребляющие сотни киловатт эл энергии. Принцип работы такого преобразователя основан на снижении величины электротока до значения, позволяющего подключить через него стандартный электросчетчик. Например, счетчик на 5 А, в сети 150 А, ТТ должен снизить показатель в 30 раз, то есть, коэффициент трансформации, используемый при подсчете расхода, тоже 30.

Как считать показания счетчика с трансформатором тока? Нужно их просто считать и отнять показатель, считанный в начале расчетного периода.

Потом полученная цифра умножается на коэффициент трансформации, указанный в технической документации или акте поставщика электроэнергии, рассчитанный самостоятельно. Это и есть ответ на вопрос, как рассчитать электроэнергию с трансформаторами тока.

Пример расчета

Рассмотрим, как рассчитать показания счетчика электроэнергии с трансформаторами тока с коэффициентом трансформации 100/5=20.

Например, на счетчике было значение, на 200 кВт превышающее цифру, списанную в начале периода.

При поиске ответа на вопрос, как рассчитать показания счетчика электроэнергии непрямого подключения с трансформаторами тока, важно учесть, что погрешность между реальным значением и указанным в техдокументации не должна превышать 2%. Показание должно быть снято с рабочего ответвления.

Решая вопрос, как посчитать показания счетчика электроэнергии, включенного в сеть с трансформатором тока, необходимо учитывать, что у любого прибора есть определенный срок службы. После того, как он закончился, не стоит надеяться, что считанные показания будут точные.

При покупке преобразователя необходимо проверить год и месяц выпуска. Это оборудование проверяется каждые 4 года, поэтому не должно быть просроченное.

Читайте также:  Бпо 5 3 красс

Данные на шильдике изделия должны полностью совпадать с информацией в техпаспорте.

При выборе трехфазного ТТ необходимо учесть, что период со дня выпуска до пломбирования не должен превышать 12 месяцев. В противном случае возникнут дополнительные затраты на покупку другого преобразователя или госпроверку уже приобретенного.

Электроэнергия, как и любой другой вид энергии, для потребителей является товаром. Чтобы знать о количестве произведённой и потребляемой энергии, нужны соответствующие средства учёта. Для населения такими средствами учёта потребляемой энергии служат электросчётчики. Существует много видов счётчиков, различающихся как по схеме внешнего электроснабжения, так и по мощности, которую расходует потребитель электроэнергии.

Так, для однофазных сетей напряжением 220 вольт применяют бытовые электросчётчики различных моделей с максимальным током до 40 ампер. Для электрических сетей напряжением 380 вольт применяют трехфазные счётчики. В зависимости от нагрузки счётчики делятся на счётчики прямого включения, полукосвенного и косвенного включения. В счётчиках косвенного включения применяется схема, при которой потребляемая нагрузка подключается через трансформаторы тока. Такая схема подключения позволяет измерять высокую потребляемую мощность приборами, рассчитанными на низкие показатели мощности. При помощи измерительных трансформаторов происходит перерасчёт потребляемой электроэнергии с соответствующим трансформатору тока коэффициентом.

Принцип работы трансформатора тока

Трансформаторы тока — это электрические устройства, преобразующие ток нагрузки до величины, при котором прибор учёта электроэнергии будет работать в нормальном режиме. Такие приборы применяют для того, чтобы измерять большую мощность потребления электроэнергии, когда при другом способе включения есть вероятность выхода перегорания токовой катушки электросчётчика из-за большой величины измеряемого тока и, следовательно, выходу прибора учёта из строя.

Рассмотрим, как работают эти устройства.

  • Через первичную силовую обмотку, имеющую какое-либо сопротивление, протекает ток, формируя вокруг этой катушки магнитный поток. Этот поток улавливается магнитопроводом.
  • Магнитопровод — это конструкция, собранная из тонких пластин специальной электротехнической стали, которые изолируются друг от друга с помощью специальной плёнки и предназначается для замыкания магнитного потока.

А также на него устанавливают и крепят обмотки и отводы трансформатора. Этот магнитный поток пересекает расположенные перпендикулярно ему витки вторичной обмотки и наводит в ней ЭДС, под действием которой во вторичной обмотке образуется ток. Соотношение токов в первичной и вторичной обмотках трансформатора называется коэффициентом трансформации.

Трансформаторы тока по коэффициенту трансформации имеют обширную линейку значений и обозначаются как 10/5, 20/5, 100/5 и другие. В этом обозначении первая цифра указывает на максимальный ток нагрузки (ток в первичной цепи), вторая цифра указывает на ток измерительного прибора (ток вторичной цепи). Частное между этими значениями и есть коэффициент трансформации. Следовательно, измерительные трансформаторы преобразуют высокую мощность нагрузки потребителя в небольшую, удобную для проведения измерений.

Благодаря такому конструктивному решению в счётчиках электроэнергии не нужно делать мощные токовые катушки, что обеспечивает надёжную защиту приборов учёта от перегрузок и короткого замыкания, ремонт системы учёта обходится гораздо дешевле, так как замена сгоревшего трансформатора тока гораздо экономичнее замены вышедшего из строя электросчётчика.

Варианты схем подключения трехфазных счётчиков

Варианты подключений электросчётчиков могут быть различными, и определяются они в первую очередь мощностью нагрузки. Рассмотрим варианты подключений приборов учёта:

  • Прямое подключение. В этом случае счётчик напрямую включается в линию электроснабжения и, следовательно, весь ток, потребляемый нагрузкой, проходит через него. Плюсом этой схемы является простота подключения, так как для подключения достаточно подключить кабели только на входе в прибор и выходе из него. Максимальная мощность, которая может быть в этом случае равна 60 кВт. Такие приборы запрещается использовать с трансформаторами тока.
  • Полукосвенное включение. Такой вариант применяется в том случае, если мощность нагрузки превышает 60 кВт. Для реализации этой схемы нужны трансформаторы тока. Особенностью такого типа подключения является то, что вместо первичной обмотки трансформатора используется электрический провод. Существует три схемы, с помощью которых можно организовать измерение расхода потребляемой электроэнергии. Во-первых, это десятипроводная схема. При такой схеме подключения три провода подключается на вход токовых обмоток, ещё три провода на вход обмоток напряжения и три провода на выход токовых обмоток. И также ещё должна быть подключена нейтраль. Реализация этой схемы обеспечивает большую электробезопасность, но требует большего количества проводов, чем при других схемах подключения. При снятии показаний с таких приборов учёта нужно показания электросчётчика умножать на коэффициент трансформации трансформаторов тока. Во-вторых, существует семипроводная схема подключения. Ещё такая схема называется подключение типа «звезда». При такой схеме подключения одна сторона вторичных обмоток измерительных трансформаторов соединяется между собой перемычками и объединяется с нейтралью. Остальные провода подключаются аналогично десятипроводной схеме.
  • Косвенное включение. Такие схемы подключения применяются лишь на промышленных предприятиях. Их принципиальное отличие в том, что для реализации схемы подключения используются ещё и трансформаторы напряжения.
Читайте также:  Резьба м27 основной шаг

Установка трехфазного электросчётчика

Хотя в установке электросчётчика особых сложностей нет лучше, чтобы эту работу выполняли квалифицированные специалисты. Рассмотрим установку трехфазного электросчётчика с измерительными трансформаторами на примере счётчика Меркурий. Эта модель счётчиков является одной из самых распространённых в нашей стране.

Прежде чем приступить к монтажу электросчётчика рекомендуется выполнить монтаж входного автоматического выключателя. Наличие такого автоматического выключателя поможет более безопасному и быстрому выполнению различных ремонтных или профилактических работ. Далее, устанавливается непосредственно счётчик Меркурий и трансформаторы тока. Затем осуществляется монтаж проводов на клеммную колодку счётчика в соответствии со схемой подключения. Включив автоматический выключатель, проверяется работоспособность прибора учёта по счётчику показаний электроэнергии.

Счётчики учёта электроэнергии старого поколения типа Меркурий с трансформаторами тока в наше время вытесняются более передовыми и эффективными средствами учёта электроэнергии. Трехфазные счётчики нового поколения Меркурий можно программировать на различные режимы работы, менять тарифный план и даже дистанционно передавать показания электроэнергии.

Каждый потребитель электроэнергии обязан иметь учетное устройство, позволяющее контролировать расход потребляемого электричества. Электрические счетчики отличаются по внешнему виду, способу подсоединения и имеют различную нагрузку. Трехфазные устройства подключаются посредством трансформаторов тока, преобразовывающих ток до оптимальных значений, при которых устройство может нормально работать.

Подключение через измерительные трансформаторы

В электроцепях напряжением 380 В, применяется схема подключения трехфазного счетчика через ТТ — трансформаторы тока, позволяющая выполнять замеры при помощи учетных приборов, необходимых для потребляемой мощности менее 60 кВт и силой тока в 100 А.

Основа работы схемы заключается в преобразовании электротока, проходящего по первичной катушке в ток меньшего напряжения при подходе ко вторичной обмотке. Это происходит благодаря электромагнитной индукции, равномерно распределяющей энергию в обмотках электрического измерителя.

Учитывая, что преобразованное напряжение внутри ТТ, меньше входящего, то показатели устройства умножаются на коэффициент разницы преобразования, а при выходе на цифровой панели указываются цифры окончательного результата начального напряжения. Таким образом, учетные трансформаторы нужны для стабилизации электрической нагрузки в целях безопасности и точности измерений. Они рассчитываются на номинальную силу тока в 5 А и оптимальную частоту 50 Гц.

Такие измерительные устройства, запланированные на силу тока 100 А, имеют коэффициент преобразования 100/5, следовательно, начальное значение преображается в 20 раз. Подобные схемы подключения счетчиков через трансформаторы тока является отличным экономическим решением, позволяющим отказаться от потребности установки более дорогих и мощных моделей. Она предохраняет прибор от перегрузки и короткого замыкания, а вышедший из строя ТТ заменить значительно легче и дешевле, чем устанавливать новый.

>Однако такие измерители имеют некоторые недостатки. При незначительном энергопотреблении ток может упасть до минимума, который спровоцирует остановку устройства. Такое часто случается со старыми моделями, которые имеют повышенное потребление электроэнергии. В современных устройствах учтен этот фактор и сведен к минимуму.

Кроме этого, индукционные измерители требуют соблюдение полярности. Входящие контакты первичной обмотки маркируются как Л1 и Л2. А контакты измерительной катушки обозначены литерами И1 — вход и выход — И2. Вторичные контакты подключаются при помощи жил сечением не меньше 2,5 кв. мм. Согласно ПУЭ, все контакты счетчиков должны осуществляться в соответствии с маркировками выходов с проводами. Иногда вторичные цепи ТТ подключаются через специальный блок, который затем пломбируется. Благодаря этому, замену устройства можно произвести без отключения от сети и снятие напряжения для использования потребителем.

Схематичность соединения счетчиков с ТТ имеет несколько вариантов, которые могут использоваться при подключении. И на сегодняшний день все зависит от того, как подключается трехфазный счетчик, учитывая множество дополнительных устройств, которые монтируются в цепь (преобразователи, автоматы и т. п.). При электромонтажных работах, касающихся монтажа и обслуживания учетных приборов необходимо соблюдать технику безопасности и правила установки электроприборов.

Запрещается подключать к трехфазному счетчику различные измерительные приборы, если они не предусмотрены для этого. Также нельзя подключать ТТ в одном приборе с разным коэффициентом трансформации.

Схемы подключения счетчика через трансформаторы тока

Схематичность соединения датчиков с ТТ имеет несколько вариантов, которые могут использоваться при подключении.

Читайте также:  Болгарка для резки металла под углом

Подключение счетчиков через трансформатор подразделяется на несколько групп:

  • косвенное;
  • полукосвенное;
  • звезда.

Полукосвенное

Полукосвенным подключением пользуются многие крупные производства и предприятия, питающиеся от электросети мощностью свыше 0,4 кВт при силе тока более 100 А.

Подсоед инениетрехфазных измерителей с использованием ТТ, может выполняться тремя способами:

  1. Семипроводная схема подключени я трехфазного счетчика применяется реже других. Это обуславливается тем, что все электроцепи и соединения пребывают под нагрузкой, что снижаетбезопасность обслуживания.
  2. Более безопасным способом подключения является десятипроводная схема. Здесь отсутствует гальваническая связь электроцепей с прибором учета.
  3. Самым распространенным подсоединением счетчиков через тт, является схема, с включением клеммной испытатель ной коробки икк. Этот метод позволяет осуществлять ремонт и обслуживание прибора, без обесточивания цепи.

Звезда

В некоторых случаях, когда подключаются три трансформатора с изолированной нейтралью применяют схему звезды. Три фазы подсоединяют на клемму Л1 к каждому ТТ. От Л1 первого ТТ подключается 2-й контакт счетчика, от Л1 второго ТТ — 5-й контакт и клемма третьего трансформатора к 8-му контакту прибора. Л2 каждого ТТ подсоединяют к нагрузке.

Контакт счетчика, маркированный единицей, присоединяют ко вторичной обмотке И1 первого ТТ. Зажим 4 — к И1 ТТ2, а седьмая клемма к И1 ТТ3. Контакты 3, 6, 9, 10 подкидывают на клемму 11.

Косвенное

Метод косвенного включения применяют в тех случаях, когда электросчетчик подсоединяется посредством ТТ и трансформатора напряжения ТН. Подобные схемы чаще всего применяют на производстве, где требуются источники высокого напряжения. В зависимости от того, как подключать электросеть используя трехфазный измеритель, может понадобится дополнительные трансформаторные подстанции.

Такие устройства имеют от 10 до 11 клемм. Таким образом клеммы 1, 3, 4, 6, 7 и 9 применяют для контакта с ТТ, а клеммы 2, 5 и 8 подключают к трансформаторам напряжения. Иногда данную схему применяют при полукосвенном подключении или напрямую.

Выбор трансформатора

При выборе трансформатора необходимо руководствоваться ПУЭ. В пункте 1.5.17 указаны оптимальные значения, которые требуются для подсоединения и бесперебойного функционирования прибора. Потребление вторичной катушки ТТ не должно быть менее 40% от номинального при предельной нагрузке и менее 5% при минимальной. Кроме этого, нужно учитывать последовательность подсоединения силовых жил. Для этого обычно применяют специальный прибор — фазометр. При этом нужно обращать внимание на нормативные показатели напряжения и силы тока. Если нет возможности установить трехфазный электросчетчик, то можно вместо него использовать три однофазных устройства, но к ним нужны будут индивидуальные преобразователи.

Устройства прямого или непосредственного включения

Схема подсоединения приборов прямого соединения аналогична монтажу однофазного электросчетчика. Ее можно найти в соответствующей документации, прилагаемой к прибору, либо на внутренней стороне крышки. Подключение этого типа основано на соблюдении порядка соединения проводов по маркировке и цветам. Нечетные провода подключаются к нулевой жиле, а четные к фазе.

Последовательность присоединения считается слева направо по следующей схеме:

  • 1ж — вход;
  • А2 ж — выход;
  • А3 з — вход;
  • В4 з — вход;
  • В5 к — вход;
  • С6 к — выход;
  • С7 с — ноль;
  • ввод 8 с — ноль, выход.

Включение в однофазную цепь

Фазный провод цепи выступает в роли начальной обвивки в однофазных трансформаторах, где оптимальные показатели силы тока приближаются к 100 А или более. Вторичная катушка пропускает ток не более 5 А. Монтаж электросчетчика производится методом разрыва основного силового кабеля. При этом запрещается подсоединять перед установленным устройством какие-либо коммуникации для потребительских нужд.

В цепи однофазного электросчетчика монтируются два автомата: один предназначается для снятия электротока при смене устройства, а другой непосредственно для отключения внутренней проводки потребителя для замены разводки или ремонта неполадок в цепи. Схему установки электрического счетчика можно найти на обратной панели самого прибора.

При монтаже прибора каждая фаза и нейтраль подсоединяется по следующей схеме: клемма 1 соединяется с силовым выходом, вторая — к отводящей силовой клемме, 3-й зажим к нулевой жиле, а клемма 4 — к отводящей нейтрали.

В заключении можно сказать, что при монтаже электрических учетных измерителей необходимо учитывать все факторы, влияющие на работу. Их можно устанавливать независимо от технических характеристик. Это обуславливается возможность подключения ТТ и других элементов, стабилизирующих их работу.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector