Лекция № 7 Средства учета электрической энергии

План лекции.

1. Средства учета электрической энергии.

2. Счетчики активной и реактивной электрической энергии.

3. Индукционные счетчики электрической энергии.

4. Трансформаторы тока и напряжения в цепях учета.

5. Электронные счетчики электрической энергии.

6. Контрольно-измерительные и управляющие системы учета и контроля электрической энергии.

1. Средства учета электрической энергии

Учет электроэнергии имеет несколько назначений:

1) расчет за электроэнергию с энергоснабжающей организацией;

2) контроль расхода активной энергии в отдельных цехах и на объектах;

3) определение количества реактивной мощности, полученной потребителем от энергоснабжающей организации, когда по этим данным производятся расчеты или контроль соблюдения заданного режима работы компенсационных устройств предприятия (имеются в виду устройства, улучшающие коэффициент мощности);

4) составление электробалансов по предприятиям и по наиболее энергоемким установкам и цехам для анализа использования электроэнергии;

5) расчет с потребителями, получающими электроэнергию от подстанций предприятия.

Расчетный учет осуществляется расчетными счетчиками и применяется для денежных расчетов за электроэнергию.

Технический учет — учет электроэнергии по цехам и отдельным установкам для составления энергобаланса, расчета удельного расхода электроэнергии на производимую продукцию.

Оплата электроэнергии может производиться по одноставочному и двуставочному тарифу.

Средства учета электрической энергии не ограничиваются только счетчиками активной и реактивной энергии, а представляют собой сложную совокупность устройств, соединенных между собой по ус­тановленной схеме и обеспечивающих измерение и учет электриче­ской энергии, включая:

измерительные ТТ и ТН;

счетчики электрической энергии;

телеметрические датчики;

информационно-измерительные системы и их линии связи.

Практически каждое из перечисленных устройств представляет со­бой объект для возможного осуществления хищения электроэнергии.

Система учета электроэнергии представляет собой совокупность измерительных комплексов, установленных на энергообъекте.

Измерительным комплексом средств учета электроэнергии назы­вается совокупность соединенных между собой по установленной схеме устройств одного присоединения, предназначенная для изме­нения и учета электроэнергии (ТТ, ТН, счетчики электрической энергии, датчики импульсов, сумматоры и их линии связи).

2. Счетчики активной и реактивной электрической энергии

Самым массовым видом электроизмерительных приборов явля­ется счетчики активной и реактивной энергии.

Различают однофазные и трехфазные счетчики. Однофазные счетчики применяются для учета электроэнергии у потребителей, питание которых осуществляется однофазным током. 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 четырёхпроводные, 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 на токи до 100 А.

Счетчики полукосвенного 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 0,4 кВ. Изготовляются двух типов. Трансформаторные счетчики - предназначенные для включения через измерительные трансформаторы. Трансформаторные универсальные счетчики - предназначены для включения через измерительные трансформаторы, имеющие любые коэффициенты трансформации. Для универсальных счетчиков пересчетный 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 четырех проводной сети. Пример обозначения: СА4У — трехфазный трансформаторный универсальный четырех проводный счетчик активной энергии. Если на табличке счетчика поставлена буква М, это значит, что счетчик предназначен для работы и при отрицательных температурах (-150 - +250 С).Счетчики активной и реактивной энергии, снабженные дополнительными устройствами, относятся к счетчикам специального назначения.

Двухтарифные 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).

Телеизмерительные счетчики - служат для учета электроэнергии и дистанционной передачи показаний. К счетчикам специального назначения относятся и образцовые 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 четырехпроводных счетчиков указываются линейные и фазные напряжения, например: 3 5 А; З 380/220В.

У трансформаторных счетчиков вместо номинальных тока и. напряжения указываются номинальные коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов, для работы с которыми счетчик предназначен, например:3 150/5 А, 3 6000/100 В. На счетчиках, называемых перегрузочными, указывается значение максимального тока непосредственно после номинального, например 5-20А. Номинальное напряжение счетчиков, прямого и полукосвенного включения, должно соответствовать номинальному напряжению сети, а счетчиков косвенного включения - вторичному номинальному напряжению ТН. Точно так же номинальный ток 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 (отношение абсолютной погрешности к действительным показаниям счетчика; абсолютная погрешность – разность между действительными показаниями счетчика и показаниями эталонного образца). 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 откосятся: прямое 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 =l (для счетчиков активной энергии) и sin =l (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.

Счетчик ватт-часов (счетчик активной энергии) представляет собой прибор, предназначенный для измерения активной энергии путем интегрирования активной мощности в зависимости от времени.

Счетчик вар-часов (счетчик реактивной энергии) представляет собой интегрирующий прибор, который измеряет реактивную энергию в вар-часах или кратных им единицах.

Счетчики могут предназначаться для двухпроводных однофазных сетей, трехпроводных трехфазных сетей без нулевого провода и четырехпроводных трехфазных сетей с нулевым проводом.

Учет активной энергии должен обеспечивать определение количества электроэнергии:

• выработанной генераторами электростанции;

• потребленной на собственные и хозяйственные нужды электростанции и подстанций;

• отпущенной электропотребителям по линиям, отходящим от шин электростанций непосредственно к электропотребителям;

• переданной в другие энергосистемы;

• отпущенной электропотребителям из электрической сети.

Кроме того, учет активной энергии должен обеспечить возможность:

• учета электроэнергии, поступающей в электрические сети разных уровней напряжения энергосистемы;

• составления баланса энергии для хозрасчетных подразделений энергосистемы;

• контроль за соблюдением электропотребителями заданных им режимов потребления и баланса электроэнергии.

Учет реактивной электроэнергии должен обеспечивать возможность определения количества реактивной электроэнергии, полученной потребителем от электроснабжающей организации или переданной ей, только в том случае, если по этим данным производятся расчеты или контроль соблюдения заданного режима работы компенсирующих устройств.

Счетчики реактивной электроэнергии должны устанавливаться:    1) на тех же элементах схемы, на которых установлены счетчики активной электроэнергии для потребителей, рассчитывающихся за электроэнергию с учетом разрешенной к использованию реактивной мощности;    2) на присоединениях источников реактивной мощности потребителей, если по ним производится расчет за электроэнергию, выданную в сеть энергосистемы, или осуществляется контроль заданного режима работы.

Если со стороны предприятия с согласия энергосистемы производится выдача реактивной электроэнергии в сеть энергосистемы, необходимо устанавливать два счетчика реактивной электроэнергии со стопорами в тех элементах схемы, где установлен расчетный счетчик активной электроэнергии. Во всех других случаях должен устанавливаться один счетчик реактивной электроэнергии со стопором.

Для предприятия, рассчитывающегося с энергоснабжающей организацией по максимуму разрешенной реактивной мощности, следует предусматривать установку счетчика с указателем максимума нагрузки, при наличии двух или более пунктов учета - применение автоматизированной системы учета электроэнергии.

Реактивная электрическая энергия – вызванная электромагнитной несбалансированностью электроустановок технологически вредная циркуляция электроэнергии между источниками электроснабжения и приемниками переменного электрического тока.

Реактивная мощность – составная полной мощности, которая в зависимости от параметров, схемы и режима работы электрической сети служит причиной дополнительных потерь активной электроэнергии и ухудшения показателей качества электрической энергии.