Основные требования к приборам учёта электрической энергии

1. Индукционные и электронные счетчики электроэнергии

Для измерения расходов электрической энергии широко используются средства измерения как отечественного, так и импортного производства.

Используемые электросчетчики можно подразделить на следующие типы: индукционные и электронные; однофазные и трехфазные; однотарифные и двух-тарифные; для учета активной и реактивной энергии; с одним и двумя направлениями учета; без выходного сигнала и с выходным импульсным сигналом. Для организации двухтарифного учета электроэнергии применяются устройства переключения тарифов.

Электронные счетчики, имеющие частотно-импульсные каналы для связи с АСКУЭ, как правило, не обеспечивают надлежащей достоверности переданной и принятой информации. Стремительное развитие элементной базы, внедрение компьютерной техники, увеличившаяся открытость западных технологий привели к появлению и внедрению на отечественном рынке производимых в России микропроцессорных счетчиков с цифровым выходом, расширяющих круг решаемых задач (диагностика системы, контроль моментов отключения питания, отклонения напряжения и т. д.).

В силу большого разнообразия выпускаемых электросчетчиков и недостаточного объема настоящего издания отсутствует возможность не только анализа их преимуществ и недостатков, но и перечисления фирм, организаций, занимающихся их выпуском.

Среди выпускаемых перспективных электронных счетчиков можно, например, назвать: НЭС-04, «Альфа», СЭТ3, СЭТ4, ПСЧ, ЦЭ-6850, УПТ12-100, Ф669, «Меркурий 230», СО-ИБ1, СА4У-ИТ2 и др.

Для измерения и учета электрической энергии и мощности, а также автоматического сбора, обработки и хранения данных со счетчиков электроэнергии и отображения полученной информации в удобном для анализа и диагностики работы виде используются системы АСКУЭ.

Цель создания АСКУЭ: обеспечение коммерческого учета электроэнергии и мощности в соответствии с требованиями Энергосбыта, оптового рынка электроэнергии и действующими тарифными соглашениями; повышение достоверности и оперативности получения данных о распределении и потреблении электроэнергии и мощности; повышение оперативности управления режимами энергопотребления и техническим состоянием средств учета электроэнергии; определение и прогнозирование всех составных баланса электроэнергии; снижение потерь электроэнергии и получение дополнительной прибыли за счет повышения точности и достоверности учета электроэнергии; автоматизации контроля за технико-экономическими показателями работы оборудования; планирования технико-экономических показателей работы.

2. Измерительные трансформаторы тока и напряжения

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) служат для нормированного преобразования первичного тока I₁во вторичный I₂. В установках высокого напряжения ТТ изолирует цепь измерительных и защитных устройств от цепи высокого напряжения Таким образом, применение ТТ обеспечивает безопасность при работе с измерительными приборами и реле, поскольку цепи высшего и низшего напряжений разделены, а также позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов для номинального вторичного тока 5 А (реже 1 или 2,5 А), что упрощает их производство и снижает стоимость.

ТТ имеет замкнутый сердечник и две обмотки - первичную и вторичную. Первичная и вторичная обмотки ТТ располагаются на сердечнике, обычно набранном из тонких пластин электротехнической стали специальных марок (магнитомягкий материал с малой площадью петли гистерезиса). Схема включения ТТ приведена на рис. 3.4.1.

Рис. 3.4.1. Принципиальная схема трансформатора тока

Первичная обмотка W₁включается последовательно в электрическую цепь измеряемого тока I₁. Вторичная обмотка W₂замкнута на нагрузку (токовые цепи измерительных приборов и реле) Первичный ток I₁проходя по виткам первичной обмотки, создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф₁ той же частоты, что и ток I₁. Под воздействием переменного магнитного потока Ф₁ в замкнутой цепи вторичной обмотки W₂возникает вторичный ток I₂. Этот ток создаст в свою очередь в сердечнике свой магнитный поток Ф₂, действующий навстречу основному потоку Ф₁. В результате размагничивающего действия потоком Ф₂ сердечника устанавливается результирующий магнитный поток Ф₀, равный геометрической разности потоков Ф₁ и Ф₂.

Результирующий магнитный поток Ф₀ составляет несколько процентов магнитного потока Ф₁. Этот поток обеспечивает передачу электромагнитной энергии из первичной обмотки во вторичную и поэтому называется рабочим.

Первичную обмотку трансформатора тока включают последовательно в цепь измеряемого тока. Она имеет небольшое число витков (вплоть до одного витка) и выполняется из проводника относительно большого сечения. Вторичная обмотка рассчитана на значительно меньший ток и соответственно имеет большее число витков. Токовые катушки измерительных приборов или реле подключают к вторичной обмотке ТТ последовательно. Поскольку сопротивление ТТ вместе с присоединенными к нему приборами ничтожно мало, оно никак не влияет на значение первичного тока. Последний может изменяться в широких пределах: в нормальном режиме - от 0 до 1,2 - 1,3 от номинального тока, а при КЗ может превысить номинальный в десятки раз. Выводы первичной обмотки обозначают буквами Л₁ и Л₂, вторичной - И₁ и И₂. ТТ работают в режиме, близком к режиму короткого замыкания. При этом магнитный поток в сердечнике, скомпенсированный вторичным потоком, невелик, напряжение на зажимах вторичной обмотки составляет единицы вольт. Во время короткого замыкания напряжение на зажимах вторичной обмотки ТТ возрастает до нескольких десятков вольт.

При необдуманном или случайном размыкании вторичной цепи ТТ индукция в сердечнике резко возрастает (от 0,006 - 0,1 до 1,4-1,8 Тл, так как Ф₂ = 0 и Ф₀ становится равным Ф₁), магнитный поток вследствие насыщения получает трапециевидную форму, сердечник сильно нагревается, а пики ЭДС на разомкнутых концах вторичной цепи, пропорциональные dФ/dt, могут достигать 10 кВ и более, что очень опасно для обслуживающего персонала. В процессе эксплуатации вторичных устройств надо строго следить за тем, чтобы вторичная обмотка ТТ всегда была замкнута. При отключении прибора надо сначала замкнуть накоротко вторичную цепь ТТ.

Под номинальным первичным током понимают ток, для которого предназначен ТТ. Он принят в качестве базисной величины, к которой отнесены другие характерные параметры. Стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения токов от 1 до 40000 А.Под номинальным вторичным током ТТ понимают ток, для которого предназначены приборы и реле, подлежащие присоединению к его вторичной обмотке.

Номинальный коэффициент ТТ К_ном равен отношению номинального первичного тока I_1ном к номинальному вторичному току I_2ном

К_ном ⁼ I_2ном / I_1ном

Шкалы измерительных приборов, присоединяемых к ТТ, надписывают в значениях первичного тока, т.е. I₂ • К_ном.

Отношение чисел витков вторичной и первичной обмоток n = w₂/w₁ выбирают несколько меньше номинального коэффициента трансформации, что позволяет компенсировать намагничивание и повысить точность измерения.

Для подключения контрольно-измерительных приборов релейных защит и устройств автоматики ТТ, выполняемые конструктивно в виде однофазных аппаратов, могут быть соединены по следующим схемам:

- полной звезды;

- неполной звезды;

- с включением приборов на разность токов двух фаз.

Очень важны одинаковая установка и правильные присоединения группируемых в эти схемы однофазных ТТ Схемы включения ТТ приведены на рис. 3.4.2.

■

Схема полной звезды является универсальной, но самой дорогой. Она позволяет измерять ток всех трех фаз. Более дешевая схема неполной звезды предусматривается для трехфазных систем с изолированной нейтралью. Включение ТТ на разность токов двух фаз применяется редко, только в специальных схемах релейных защит.

а) б) в)

Рис. 3.4.2. Применяемые схемы соединений ТТ: а - схема полной звезды; б - схема неполной звезды; в - двухфазная схема с включением на разность токов двух фаз

Трансформатор напряжения (ТН) служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики. Для непосредственного включения на высокое напряжение измерительной и релейной аппаратуры потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше. Применение ТН позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя пределы измерения. Кроме того, ТН изолирует (отделяет) измерительные приборы от высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается безопасность их обслуживания.

По принципу выполнения ТН ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из магнитопровода, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток.. На первичную обмотку подается высокое напряжение U₁, а напряжение вторичной обмотки U₂ подведено к измерительному прибору.

Начала первичной и вторичной обмоток обозначены буквами А и а, а концы – X и х. Такие обозначения обычно наносятся на корпус ТН рядом с выводами его обмоток. Отношение первичного номинального напряжения к вторичному номинальному напряжению называется номинальным коэффициентом трансформации ТН:

К_ном⁼ U_1ном/ U_2ном

Наибольшее распространение имеют однофазные трансформаторы, выпускаемые на рабочие напряжения от 380 В до 500 кВ. Широко распространены также трехфазные ТН, которые выпускаются на рабочие напряжения до 18 кВ.

Однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения могут иметь от одной до трех вторичных обмоток.

К первичной обмотке ТН с двумя вторичными обмотками, включенной на напряжение «фаза - земля» в нормальном режиме, приложено фазное напряжение. При замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью напряжение «фаза - земля» может возрасти до линейного значения. Поэтому ТН с двумя вторичными обмотками, имеющими номинальное напряжение, равное фазному напряжению сети, предназначенные для использования в сети с изолированной нейтралью, рассчитываются на длительную работу под линейным напряжением.

ТН с двумя вторичными обмотками, выпускаемые для работы в сети с заземленной нейтралью, должны без повреждений выдерживать повышение первичного фазного напряжения до 1 .5-U_ф._ном в течение 30 с. Для уменьшения размеров и массы ТН в сетях напряжением 110 кВ и выше применяется каскадное (ступенчатое) исполнение их. При этом рабочее напряжение распределяется между каскадами и изоляция каждого из них выполняется на более низкое напряжение. С той же целью на высоком напряжении применяются ТН с номинальным напряжением 10 - 15 кВ, включаемые через емкостный делитель напряжения.

Схемы включения ТН выполняются с учетом реальных условий работы.

На рис. 3.4.3 приведены схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой для питания трехфазных вторичных цепей.

Группа из трех соединенных по схеме звезда - звезда однофазных трансформаторов, показанная на рис. 3.4.3,а, применяется для питания измерительных приборов, счетчиков и вольтметров контроля изоляции в электроустановках напряжением 0,5 - 10 кВ с изолированной нейтралью и неразветвленной сетью, где не требуется сигнализация возникновения однофазных замыканий на землю.

Рис. 3.4.3. Схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой: а - схема звезда - звезда для сетей напряжением 0,5 - 10 кВ с изолированной нейтралью; б - схема открытого треугольника для сетей напряжением 0,38 - 10 кВ; в - схема открытого треугольника для сетей напряжением 6 -10 кВ

На рис. 3.4.3,б,в ТН, предназначенные для питания измерительных приборов, счетчиков и реле, включаемых на междуфазные напряжения, включены по схеме открытого треугольника. Эта схема обеспечивает симметричные междуфазные напряжения при работе ТН в любом классе точности. При применении схемы открытого треугольника мощность ТН недоиспользуется, так как мощность такой группы из двух трансформаторов меньше мощности группы из трех соединенных в полный треугольник трансформаторов не в 1,5 раза, а в Ö3 раз.

Схема рис. 3.4.3,б применяется для питания цепей напряжения электроустановок 0,38 - 10 кВ при отсутствии защит, подверженных ложным действиям в случаях нарушения исправности этих цепей.

Схема 3.4.3,в применяется в электроустановках напряжением 6 - 10 кВ при питании разветвленных вторичных цепей от двух и более ТН.

Для питания неразветвленных трехпроводных вторичных цепей в электроустановках напряжением 0,38 - 10 кВ вместо двух включенных по схеме открытого треугольника ТН (рис. 3.4.3,б) часто применяются трехфазные ТН, включенные по схеме, приведенной на рис. 3.4.4,а.

В электроустановках напряжением 3 - 10 кВ, работающих с изолированной нейтралью, широко применяются трехфазные ТН с двумя вторичными обмотками. На рис. 3.4.4,б показана схема включения ТН при питании четырехпроводных цепей напряжения от основных обмоток двух и более ТН.

Рис. 3.4.4. Схема включения трехфазных ТН: а - трансформатор напряжением 0,38 -10 кВ с одной вторичной обмоткой: б - трансформатор напряжением 3 -10 кВ с двумя вторичными обмотками: А – автомат, Р - рубильник; R - резистор

Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 369; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 31 32 33 34 35 36 373839 40 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!