Проверка правильности включения счетчика на действующем присоединении - Обслуживание индукционных счетчиков и цепей учета в электроустановках

Сделать вывод о правильности включения счетчика можно, если векторная диаграмма, снятая на его зажимах, совпадет с нормальной (см.рис. 8). Необходимыми и достаточными условиями для этого являются, во первых, правильность выполнения вторичных цепей трансформатора напряжения и подключения к ним параллельных обмоток счетчика и, во-вторых, правильность выполнения вторичных цепей трансформатора тока и подключения к ним последовательных обмоток счетчика.
Исключением из этого правила являются случаи, когда и трансформаторы тока и трансформаторы напряжения включены с обратными полярностями, а счетчик, тем не менее, может быть включен правильно. Однако такие случаи маловероятны, и мы их не рассматриваем. Итак, проверка правильности включения счетчиков состоит из двух этапов: проверки цепей напряжения и цепей тока (снятие векторной диаграммы).
Проверка вторичных цепей трансформатора напряжения. Эта проверка заключается в проверке правильности маркировки фаз и в проверке исправности целей напряжения. Проверка заполняется под рабочим напряжением. Измеряются все линейные напряжения и напряжения каждой фазы относительно «земли». Очевидно, что в исправных цепях все линейные напряжения равны и составляют 100 - 110 В. Значения же напряжений между фазой и «землей» зависят от схемы включения трансформатора напряжения и выполнения вторичных цепей. Если два однофазных трансформатора напряжения соединены в открытый треугольник, либо применен трехфазный трансформатор напряжения с заземленной фазой b, то напряжение этой, фазы относительно «земли» равно 0, а на остальных фазах оно равно линейному. Если в трехфазном, трансформаторе напряжения заземлена нейтраль вторичной, обмотки то напряжения всех фаз относительно «земли» составят около 58 В. (100/).
Проверку правильности наименования фаз начинают с отыскания фазы b, которая должна быть подсоединена к среднему зажиму счетчика. В первом случае ее легко найти по результатам измерения напряжений относительно «земли». Во втором случае можно поступить следующим образом. Трансформатор напряжения отключают с обеих сторон. После проверки отсутствия напряжения, принятия всех необходимых мер безопасности на стороне высшего напряжения вынимается предохранитель средней фазы. Трансформатор напряжения включается в работу. Измеряются вторичные линейные напряжения. Линейные напряжения на отключенной фазе будут снижены (примерно вдвое), в то время как напряжение между не отключенными фазами не изменится. Найденная фаза подключается к среднему зажиму цепей напряжения счетчика, а две другие – к крайним зажимам соответственно маркировке. Затем после повторного отключения трансформатора напряжения и принятия мер безопасности предохранитель устанавливается на место, после чего трансформатор напряжения включается в работу.
Остальные фазы во всех случаях можно определить при помощи фазоуказателя, который предназначен для определения порядка чередования фаз в трехфазной сети. Этот прибор представляет собой миниатюрный трехфазный асинхронный двигатель с кнопочным выключателем. В качестве ротора в нем используется легкий металлический диск с контрастными секторами. Прибор рассчитан на кратковременную работу (до 5 с). Для проверки маркированные выводы фазоуказателя в таком же порядке, как и у счетчика, присоединяют к выводам обмоток напряжения счетчика и, нажав кнопку, наблюдают за направлением вращения диска. Вращение диска по стрелке указывает на правильность маркировки, а, следовательно, и на правильное подключение обмоток напряжения. В противном случае необходимо выявить одну из возможных причин обратного чередования фаз: неправильную маркировку (расцветка фаз) первичных цепей или ошибку в выполнении вторичных цепей трансформатора напряжения. Для выявления причин обратного чередования фаз проверяют чередование фаз на ближайшей к трансформатору напряжения сборке зажимов и повторяют прозвонку цепей напряжения. После исправления ошибки (пересоединение «крайних» фаз в первичных цепях или в цепях трансформатора, напряжения) проверку чередования фаз повторяют.
Определение правильности маркировки значительно упрощается, если от этого трансформатора напряжения питаются другие счетчики или устройства релейной защиты с заведомо проверенной правильностью включения. Тогда достаточно сфазировать с ними проверяемый счетчик.
Рассмотрим некоторые ошибки и неисправности, выявляемые при проверке цепей напряжения.
Перегорание предохранителей или отключение автоматического выключателя вследствие КЗ во вторичных цепях чаще всего происходит из-за ошибочного подключения цепей напряжения к зажимам последовательных обмоток.
Понижение или отсутствие линейного напряжения может быть вызвано различными причинами: обрыв провода или перегорание предохранителя, неисправность трансформатора напряжения, подключение к двум зажимам одноименной фазы. Конкретная причина выявляется в результате дальнейших проверок после отключения трансформатора напряжения.
Если при измерении линейных напряжений одно из них, обычно, между крайними зажимами, будет около 173 В, то это указывает на то, что вторичная обмотка одного трансформатора напряжения вывернута по отношению к вторичной обмотке второго трансформатора.
После исправления ошибок в схеме и устранения неисправностей все измерения повторяют.
Проверка вторичных цепей трансформаторов тока. Для этой проверки сначала снимается векторная диаграмма токов, т.е. определяются значения и положения векторов токов, проходящих через последовательные обмотки счетчика, относительно векторов напряжения. Затем они сопоставляются с ожидаемыми (к шинам) расположениями векторов вторичного тока, определяемыми характером первичной нагрузки, направлением и значением активной и реактивной мощностей.

Рис. 16. Положение вектора тока фазы А в системе координат при разных направлениях активной и реактивной мощности

Как же должны располагаться векторы токов на диаграмме?
Разделим окружность, являющуюся областью, расположения вектора тока какой-либо фазы относительно одноименного фазного напряжения, на четыре квадранта (рис. 16). Если по данному присоединению направление активной мощности неизменно (распределительные сети, линии электроснабжения), то к счетчику активной энергии всегда подведена положительная активная мощность. Реактивная мощность может быть как положительной, таки отрицательной. В первом случае (индуктивная нагрузка) вектор тока располагается в первом квадранте, т.е. отстает от вектора одноименного фазного напряжения на 00<<90°. Во втором случае (при емкостной нагрузке) он располагается во втором квадранте, т.е. опережает фазное напряжение.
В разветвленных сетях направления активной и реактивной мощности могут меняться. В этих случаях устанавливают по два счетчика со стопорами для каждого вида энергии. Обмотки тока каждой пары включены встречно, т.е. векторы тока в них находятся в противофазе. По этому к двум счетчикам всегда подведена положительная мощность (активная и реактивная соответственно), и их диски вращаются. К двум другим подведена отрицательная мощность. Их диски не вращаются, так как обратный ход застопорен. Векторы токов могут находиться в III и IV квадрантах. Отсюда следует, что для анализа векторной диаграммы, снятой на таком присоединении необходимо получить от диспетчера информацию о том, куда направлены активная и реактивная мощности: от шин или к шинам.
Для снятия векторных диаграмм можно, использовать следующие приборы: ваттметр, вольтамперфазоиндикатор ВАФ-85, фазометр, векторметр Ц-50 и некоторые другие. Наиболее удобен прибор ВАФ-85, применение остальных приборов усложняет работу.

Рис. 17. Схема внутренних соединений прибора ВАФ-85

Прибор ВАФ-85 предназначен для измерения значения и фазы переменного напряжения и тока, а также для определения чередования фаз. Значение тока может быть измерено без разрыва цепи. Схема ВАФ-85 показана на рис. 17. Он снабжен измерительным прибором магнитоэлектрической системы. Если переключатель В1 установить в положение « мА », измеряемый ток подаётся на прибор с соответствующих зажимов через согласующий трансформатор Т1 и диодные выпрямители Д1 и Д2. Если же переключатель B1 установить в положение « U, I », B2 в положение «Величина», а ВЗ - на соответствующий предел измерения. То, охватив провод с током электроизмерительными клещами, можно измерить значение тока в пределах 0,2—10 А.. Электроизмерительные клещи представляют собой трансформатор тока с разъемным магнитопроводом, первичной обмоткой которого является провод с током. Нагрузкой вторичной обмотки являются сопротивления R3 – R6, с которых напряжение через диодный выпрямитель ДЗ подается на измерительный прибор. При измерении значения и фазы напряжения оно подается на измерительный прибор ИП с зажимов « * » и « U » через сопротивления R7 – R11. Переключателем В4, рукоятка которого совмещена с ВЗ, выбирается предел измерений.
Прибор ВАФ-85 имеет фазоуказатель, который представляет собой сельсин с трехфазным статором и заторможенным ротором. Ротор можно вращать рукой с помощью лимба. В зависимости от положения лимба изменяется фаза напряжения, индуктированного в обмотке ротора, относительно напряжения питания статора сельсина. Иными словами, сельсин работает как фазорегулятор. Напряжение с обмотки ротора подается на обмотку реле Р, которое работает как механический однополупериодный выпрямитель. Через контакты реле измеряемый ток подается на ИП. Если напряжение и ток совпадают по фазе, то через ИП проходит максимальный ток. При токе и напряжении, подведенным к выпрямителю под углом 90°, показания прибора равны нулю. Таким образом, по положению лимба можно определить фазу измеряемого тока. Прибор показывает угол между вектором напряжения Uab и вектором тока или напряжения поданными, на зажимы * - I или * - U. При этом должно соблюдаться условие, синхронности трехфазной системы, напряжений питания статора сельсина и измеряемого тока или напряжения (питание от одной сети). Отметим, что в некоторых модификациях прибора вместо механического выпрямителя применен фазозависимый полупроводниковый выпрямитель. Сельсин работает также как обычный фазоуказатель, для чего надо отпустить тормоз.
На панели ВАФ-85 расположены лимб фазорегулятора, на котором нанесены деления в градусах, и кнопка его тормоза, рядом - лицевая сторона измерительного прибора, имеющего четыре переключателя: переключатель В1 на два положения - измерение токов до 250 мА с разрывом цепи и измерение токов до 10 А без разрыва цепи с помощью электроизмерительных клещей; переключатель В2 также на два положения - измерение значений величин и определение фазы; сдвоенный переключатель ВЗ - В4 - для изменения пределов измерения.
В верхней части выведены зажимы А, В, С для подключения к фазорегулятору трехфазной системы напряжений. Последующие четыре зажима используются для измерения малых токов при разрыве цепи. Наконец, зажимы U, * и I используются для измерения напряжений и токов до 10 А.. К последним двум зажимам подключаются электроизмерительные клещи.
В практике эксплуатации зачастую возникает необходимость в расширении пределов измерений. Так, для использования ВАФ-85 в сети 0,4 кВ его подвергают следующей переделке. Последовательно с конденсаторами С1, С2, СЗ подключаются дополнительные конденсаты С'1, С'2, С'З по 0,05 мкФ. Они могут быть смонтированы в отдельной приставке или непосредственно в приборе и подключаться к схеме, как показано на рис. 18. Если измеряемые токи весьма малы, в рассечку испытательного зажима или испытательного блока можно включить гибкую перемычку и пропустить ее через окно электроизмерительных клещей несколько раз. Тогда действительное значение тока будет равно показанию измерительного прибора, разделенному на число проводников в клещах.
Как известно, в РУ 110 кВ и выше иногда применяются трансформаторы тока с номинальным вторичным током 1 А. Для проверки правильности включения счетчиков с такими трансформаторами тока значение и фазу тока 20 - 250 мА приходится измерять во многих случаях. Для частых измерений малых токов вышеописанный способ неудобен, и поэтому возникает необходимость повысить чувствительность ВАФ-85 по току.
С этой целью на Углегорской ГРЭС разработана специальная приставка, представляющая собой двухкаскадный усилитель на кремниевых транзисторах.
Реконструкция, выполненная в Калининэнерго [9], заключается в следующем. Аналогичный усилитель размещается непосредственно в кожухе прибора. Усилитель имеет два источника питания. Стабилизированный .источник питания, на вход которого подается 110 В от цепи сельсина, размещен в кожухе прибора. Если фаза тока не измеряется, то в качестве источника может быть использована батарея 4,5 В. Миллиамперметр для измерения малых токов, с разрывом цепи, исключается, а зажимы используются для присоединения электроизмерительных клещей и батареи. Переключатель пределов заменяется. В результате получаются три дополнительных предела измерения токов без разрыва цепи: 0 - 25, 0 - 100 и 0 - 500 мА. При измерении значения .и фазы тока на этих дополнительных пределах вилка электроизмерительных клещей включается в гнезда - мА, а переключатель В ставится в положение « мА » (рис. 19).

Перед снятием векторной диаграммы необходимо проверить установку нуляприбора. Для этого на зажимы А, В, С Подается трехфазное питание.

Рис. 18. Схема подключения добавочных конденсаторов к прибору ВАФ-85
Рис. 19. Схема реконструкции прибора ВАФ-85

Клещами, обращенными в сторону прибора, охватывается провод, идущий к зажиму С. Ток в этом проводе около 0,1 А, поэтому целесообразно намотать на клещи несколько витков. Вращением лимба устанавливают стрелку прибора на нуль, при этом с риской начала отсчета должен совпасть нуль лимба. Незначительное несовпадение корректируется путем совмещения планки с риской (у; приборов старого образца, наносится новая риска). Значительное расхождение свидетельствует, о неисправности прибора или ошибочном обозначении полярностей на вилках соединитёльного шланга.

Рис.20. Снятие векторной диаграммы прибором ВАФ-85
Векторная диаграмма на зажимах счетчика снимается следующим образом (рис..20). Зажимы прибора А, В, С непосредственно соединяются с зажимами обмоток напряжения счетчика в порядке их расположения слева направо. Отпускается тормоз, и по направлению вращения лимба определяется чередование фаз. Вращение лимба по часовой стрелке соответствует прямому чередованию. Затем лимб затормаживают. К выводам прибора * и I соединительным шлангом подключают электроизмерительные клещи. Штыри соединительных вилок должны входить в гнезда клещей и лицевой панели прибора одноименными обозначениями. Переключатель В1 устанавливается в положение « U, I », переключатель В2 - в положение «Величина», переключатель ВЗ - в положение « 5A или 1 А » в зависимости от предполагаемого значения тока. Клещами охватывают провод, подключенный к началу токовой обмотки счетчика в фазе А. Сторона клещей, отмеченная *, должна быть обращена в сторону трансформаторов тока. Измеряется значение тока. Затем переключатель В2 устанавливается в положение « Фаза ». Вращением лимба стрелка прибора подводится к нулю. При этом направление поворота стрелки должно быть одинаковым с направлением вращения лимба. Целесообразнее вращать лимб против часовой стрелки, фиксируя, при этом подход к нулю стрелки справа со стороны шкалы. Установив стрелку на нуль, отсчитывают угол по делению лимба, совмещенному с риской. Аналогичным образом измеряют значение и угол других фаз, а также нулевого провода.
После снятия векторной диаграммы приступают к ее построению и анализу. Сначала строят векторы фазных напряжений UА, UВ, UС и вектор UАВ, опережающий на 30° UА. Откладывая относительно UАВ измеренные прибором углы, строят векторы тока. Угол со знаком « Инд. » откладывается по часовой стрелке, а со знаком « Емк. » против часовой стрелки. Наконец, определяют углы между одноименными векторами токов и фазных напряжений и делают заключение о правильности включения счетчика.
Пример 4. Счетчик активной энергии установлен на стороне низшего напряжения понижающего трансформатора в трех проводной сети. Характер нагрузки емкостный. При снятии векторной диаграммы прибором ВАФ-85 получены следующие данные:

Отложив от вектора линейного напряжения UАВ по часовой стрелке угол 15°, строят вектор тока IA (рис. 21). Отложив от вектора линейного напряжения UАВ угол 105° против часовой стрелки и угол 1350 по часовой стрелке, строят векторы Iс и Iо. Вектор Iо по фазе и значению равен IB (если за положительное направление Iо принять направление от трансформатора к счетчику, что и выполняется при снятии векторной диаграммы).
На векторной диаграмме токи, опережают соответствующие фазные напряжения на = 150. Следовательно, счетчик включен правильно.
Пример 5. Счетчик активной энергии установлен на присоединении с индуктивным характером нагрузки. При снятии векторной диаграммы прибором ВАФ-85 получены следующие данные:

Построим векторную диаграмму, как указано выше (рис. 22). Вектор IA отстает от вектора - UA на 25°. Однако на такой же угол от UC отстает не Iс, а Iо

Рис. 21. Векторная диаграмма к прим 4

В то же время вектор IC занимает положение, которое должен занимать вектор Iо. Отсюда делаем вывод, что провод, идущий от фазы с трансформатора тока, перепутан с нулевым проводом. В примерах 4 и 5 предполагается, что проверка цепей напряжения выполнена ранее.

Для отыскания нулевого привода трансформаторов тока может быть применен следующий способ. Три провода, идущие от трансформаторов тока, закорачиваются на испытательных зажимах.
Один вывод переносного амперметра заземляется, второй поочередно подсоединяется к каждому из зажимов. После подсоединения амперметра перемычка с этого зажима каждый раз снимается, а по окончании измерения устанавливается вновь. Наличие тока указывает на то, что к данному зажиму подключен фазный провод; отсутствие тока указывает на нулевой провод.
После выявления ошибки токовые цепи закорачивают и делают необходимые пересоединения с заменой маркировки. Затем с токовых цепей снимают, закоротку и векторная диаграмма снимается заново.
Рассмотрим наиболее часто встречающиеся неисправности и ошибки в токовых цепях (трансформаторы тока соединены в неполную звезду).
Перепутана маркировка в токовых цепях, вследствие чего поменялись местами провода, идущие от трансформаторов тока. Система токов при этом остается симметричной. Принадлежность провода определенной фазе или нулю обнаруживается при снятии векторной диаграммы (см. пример 5).
Обрыв нулевого провода. Признаки: ток в нулевом проводе отсутствует, токи в фазных проводах малы и не соответствуют нагрузке, векторная диаграмма неопределенная.
Обрыв фазного провода или вторичной обмотки трансформатора тока. Признаки: ток одной из фаз равен нулю, вектор тока другой фазы сдвинут относительно I0 на 180°. Как известно, при этом во вторичных цепях может . появиться опасное напряжение, а трансформатор тока может повредиться из-за перегрева магнитопровода. Поэтому присоединение немедленно должно быть отключено для проверки трансформаторов тока и их цепей.
Закорачивание трансформатора тока. Признаки: токи в фазных и нулевом проводах различны; сумма токов в фазном и нулевом проводах равна току другой фазы. Вторичная обмотка одного из трансформаторов тока включена с обратной полярностью. Признаки: ток в нулевом проводе в 1,73 раза больше тока в фазном проводе; угол, между векторами Iа и Iс составляет 60°.

Упрощенные способы проверки. Если на коробке зажимов поменять местами провода двух крайних цепей напряжения, то при симметричной нагрузке диск правильно включенного счетчика активной энергии должен остановиться (возможен небольшой ход в любую сторону).
При втором способе, отсчитывается число оборотов диска счетчика активной энергии, за некоторый промежуток времени (1-3 мин). Затем отсоединяется провод средней фазы цепи напряжения и снова отсчитывается число оборотов диска за тот же промежуток времени. Если счетчик включен правильно, то число оборотов уменьшится вдвое. Выводы формул вращающих моментов и векторные диаграммы для обоих случаев приведены в [6].
Оба способа являются приближенными, так как их применение предполагает симметричность нагрузки, а второй способ - еще и постоянство нагрузки.

Проверка правильности включения счетчиков в установках ниже 1000 В. Если счетчик включен по схеме рис. 9,а, то в любом случае обеспечивается сопряжение одноименных фаз тока и напряжения в каждом вращающем элементе. Поэтому правильность включения счетчика может быть проверена без снятия векторной диаграммы. При проверке измеряются фазные и линейные напряжения, а также определяется порядок чередования фаз.
Если чередование обратное, следует взаимно переключить любые два вращающих элемента и питающие их трансформаторы тока. Затем поочередно проверяют правильность направления вращения диска при воздействии на подвижную систему каждого элемента в отдельности. Проверка производится путем снятия перемычек на зажимной коробке поочередно, при этом в работе остается один вращающий элемент, а два других выводятся из работы. Отсоединение и подключение перемычек производится только при снятом напряжении.
При другом способе присоединение отключается и к каждой фазе поочередно кратковременно подключается искусственная однофазная нагрузка. Ею может служить сопротивление 40 - 50 Ом мощностью 200 Вт. Если счетчик включен правильно, то каждый его элемент будет вращать диск вправо. Вращение диска в противоположную сторону указывает на протекание тока в последовательной обмотке в обратном направлении. Для исправления ошибки необходимо поменять местами провода, подключенные к данному элементу.
Если счетчик включен по схеме на (рис. 9, б) то необходимо снимать векторную диаграмму. При снятии векторной диаграммы на напряжении 0,4 кВ необходимо соблюдать особые меры предосторожности.
В заключение отметим, что при условии cos>0,5 при всех неправильных включениях счетчика его частота вращения ниже, чем при правильном включении.