Схемы включения счетчиков - Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках

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 энергии.
Заметим, что направление мощности от шин в линию принято считать положительным, а от линии к шинам отрицательным.
Трехфазную 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.

Рис. 8. Векторная диаграмма трехфазного двухэлементного счетчика активной энергии при индуктивной нагрузке

Начало вектора фазного напряжения имеет нулевой потенциал, поэтому его индекс опускается. Таким образом, векторы фазных напряжений обозначают UА, UВ, UС. 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 UВ пересечет эту прямую после вектора UА, но ранее вектора UC. Иными словами, UВ отстает от UА на 120°, UС отстает от UВ на 120°.
Такое чередование (следствие) фаз называется прямым.
Линейное напряжение представляет собой геометрическую разность двух фазных напряжений, так, напряжение UАВ = UА —UВ. Построив этот вектор, мы видим, что он опережает вектор, Uа на 30°. В то же время вектор UВА 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 IА сдвинут относительно вектора UА на некоторый угол ?, отсчитываемый против часовой стрелки. Как принято считать, при индуктивной нагрузке (реактивная мощность положительна), ток отстает от фазного напряжения: Это утверждение справедливо и для тока IС. Если бы нагрузка был 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. Общих положения.
Ток, проходя от генератора к нагрузке, должен проходить через последовательную обмотку счетчика от ее начала к концу. Другими словами, генераторный провод сети должен быть подключен к генераторному зажиму последовательной обмотки.
Начало последовательной обмотки расположено на 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 элёментах счетчика реактивной энергии сопрягаются токи и напряжения «чужих» фаз, не должен вызывать неясностей. Перекрещивание фаз выполнено во внутренней схеме, а порядок внешних подключений остается таким же, как и для счетчика активной энергии.
На рис. 9 приведены схемы полу косвенного включения счетчиков в четырех проводной сети 380/220 В. Схема на рис. 9,а требует для монтажа меньшей затраты провода 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. 9. Схемы полукосвенного включения трехэлементных счетчиков активной и реактивной энергии в четырех проводной сети:
а — совмещенными цепями тока и напряжения; б —с раздельными цепями тока и напряжения

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 IB подведена геометрическая сумма токов IA + IC, которая, как известно, равна – IB. 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.